Wie unser Organismus tickt

Prof. Dr. Torsten Schöneberg, Molekularbiochemiker an der Universität Leipzig, untersucht mit seinem Team am Rudolf-Schönheimer-Institut für Biochemie, wie Gene, Hormone und Umwelt den Stoffwechsel steuern. Seine Forschung zeigt, warum unser Körper mit moderner Ernährung und Lebensstil oft überfordert ist - und wie interdisziplinäre Spitzenforschung neue Wege eröffnet, Krankheiten vorzubeugen und zu behandeln. Auch Themen des Exzellenzclusters Leipzig Center of Metabolism - LeiCeM stehen dabei im Fokus.

Torsten Schöneberg sitzt in seinem Büro in der Johannisallee, Tür an Tür zu verschiedenen Labors. Eben noch betrachtete er auf einem UV-Leuchttisch ein Gel, in dem DNA durch ein elektrisches Verfahren sichtbar gemacht wurde, nun spricht er über seine Forschung, über das, was ihn antreibt. Schöneberg ist Professor für molekulare Biochemie und betreibt interdisziplinäre Grundlagenforschung im Bereich Signaltransduktion und Genetik: "Wir haben relativ wenig direkte klinische Fragestellungen, aber wir wollen im Bereich der Molekularbiologie oder bei Stoffwechselerkrankungen grundlegende Dinge herausfinden, Fragen beantworten, wie sie bei LeiCeM gestellt werden. Unser Institut beschäftigt sich mit Hormonen und deren Protein-Wechselwirkungen, die auch bei der Adipositas und verschiedenen anderen Stoffwechselerkrankungen vorkommen. Wir versuchen auch, neue Hormone zu entdecken - und zu verstehen, wie sie physiologisch funktionieren." Die Forschenden entwerfen dazu im Reagenzglas oder in Zellkulturen Modelle, die die Situation im Menschen nachstellen, und testen darin ihre Hypothesen.

Mismatch-Erkrankungen als Schlüssel

Schöneberg erklärt das an einem Beispiel: "Es gibt bei zahlreichen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern die Auffassung, dass 90 Prozent unserer heutigen Erkrankungen sogenannte Mismatch-Erkrankungen sind. Das heißt, die heutige Umwelt und der Lebensstil passen nicht zu unserem genetischen Design. Dazu gehören selbst psychische Probleme." Die Frage sei: "Warum ist das so? Und wenn man es verstanden hat, kann man sich überlegen, ob es in der heutigen Umwelt möglich ist, Dinge, die zu diesem Mismatch führen, zu verändern." Zum Beispiel über die Modulierung von Hormon-Protein-Wechselwirkungen.

Evolutionäre Aspekte sind für solche Fragestellungen von großer Bedeutung, Antworten versuchen die Forschenden gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie (MPI EVA) herauszufinden: Der Mensch ist vor mehr als zwei Millionen Jahren aus Afrika in kältere Regionen der Welt migriert, an die er sich anpassen musste: mit Vorratswirtschaft für die Ernährung zum Beispiel oder mit Thermoregulation, also Kleidung und Klimatisierung von Häusern. "Gab es genetische Veränderungen, die uns geholfen haben, uns an neue Bedingungen anzupassen? In der Natur kam nicht vor, dass wir Milchzucker verdauen können, außer bei Säuglingen. Wann hat sich das warum verändert? Was führte dazu, dass wir Alkohol, der durch Verrottung von Früchten entsteht, verstoffwechseln können?", zählt der Wissenschaftler auf. "Diese Entwicklungen fanden über einen Zeitraum von Millionen Jahren statt, nun verändern wir unsere Umwelt in 100 Jahren. Und dadurch kommt es zum Konflikt mit eben dieser Umwelt: Die Energiedichte unserer Nahrung hat sich verändert, unsere Ernährungszusammensetzung und unsere Bewegung." Als Beispiel nennt Schöneberg Pommes oder auch Brot, Energiedichten, die es früher nicht gab, und auch ein verändertes Hungergefühl: "Wir Menschen mussten viel, viel größere Volumina aufnehmen als heute. Bestimmte hormonelle Systeme waren an andere Sättigungssignale angepasst."

Interdisziplinäre Erforschung des komplexen menschlichen Organismus

Die Zusammenarbeit mit dem MPI EVA bezeichnet der Biochemiker als Geschenk. Mit dem Pongoland im Leipziger Zoo habe man die nächsten Verwandten des Menschen direkt vor der Haustür, einige Mitarbeitende seines Instituts haben viele Jahre mit Nobelpreisträger Svante Pääbo zusammengearbeitet. Internationale Kooperationen seien immens wichtig für die Forschung. In Ruanda beispielsweise forschen Schöneberg und sein Team vor Ort: "In der Hauptstadt Kigali gibt es Bevölkerungsgruppen, die nach dem westlichen Stil leben. Sie sind mit Fast Food, Trinkwasser aus Flaschen und westlicher Medizin vertraut. Die anderen leiden teilweise an Mangelernährung und sind ganz anderen Trinkwasserqualitäten und Krankheitserregern ausgesetzt. Diese Vergleiche helfen uns zu verstehen, wie Gene, Umwelt und Ernährung zusammenspielen."

Um all diese Aspekte umfassend erforschen zu können, ist Interdisziplinarität in seinem Institut unabdingbar: Wissenschaftler:innen aus dem medizinischen, biologischen, biochemischen oder auch aus dem genetischen Bereich, aus der Pharmazie und Bioinformatik bis hin zur Ernährungswissenschaft forschen gemeinsam an den grundlegenden wissenschaftlichen Fragestellungen. "Nur durch dieses breite Spektrum können wir die enorme Komplexität des menschlichen Organismus erfassen", sagt der Institutsleiter.

Leipzig als Standort für Spitzenforschung

In Leipzig konnte in den vergangenen Jahren eine große Anzahl an herausragenden Wissenschaftler:innen zu diesem Forschungsschwerpunkt gewonnen werden. Ein Meilenstein war die Bewilligung des Sonderforschungsbereichs (SFB) 1423 "Strukturelle Dynamik der GPCR-Aktivierung und -Signaltransduktion". Dort werden unter anderem sogenannte Adhäsions-G-Protein-gekoppelte Rezeptoren erforscht - eine bisher wenig verstandene Gruppe von Signalmolekülen, die etwa bei physiologischen Prozessen wie Zellwachstum und -differenzierung, aber auch bei Erkrankungen wie Diabetes, Fettleibigkeit und neurologischen Störungen eine entscheidende Rolle spielen könnten. "Wir sind inzwischen weltweit eins der führenden Forschungszentren in diesem Bereich", sagt Schöneberg, der neben Prof. Dr. Annette Beck-Sickinger stellvertretender Sprecher des SFB ist.

Mit dem Exzellenzcluster LeiCeM soll diese führende Rolle nun noch ausgebaut werden. "Unser Ziel ist es, grundlegende biologische Mechanismen zu entschlüsseln. Denn nur wer versteht, wie der menschliche Körper funktioniert, kann auch neue Wege finden, Krankheiten vorzubeugen und zu behandeln."

Erstellt von: Ulf Walther