Wittgensteinpreis TrägerInnen Club

Wittgensteinpreis-Träger 1997 Marjori + Antonius Matzke

Epigenetik in Pflanzen, Österreichische Akademie der Wissenschaften, ÖAW

ZEUGEN DRASTISCHER EREIGNISSE

Das österreichisch-amerikanische Forscherpaar Antonius und Marjori Matzke ist den molekularen Mechanismen auf der Spur, die zur Stilllegung von Genen und zur Vererbung von Transgenen in Pflanzen führen. Ihre Arbeit ist von kaum zu überschätzender theoretischer Bedeutung und erfordert zugleich langwierige Labortätigkeit in kleinsten Dimensionen.

Die Matzkes haben „gene silencing” an homologen DNA-Sequenzen (solchen mit gleicher Informationsabfolge) in transgenen Pflanzen entdeckt: Diese Sequenzen können in einer Weise interagieren, die zur Stilllegung von Teilen des Genoms führt. In den letzten Jahren zeigten die Matzkes, dass „Homologie-abhängige Gen-Inaktivierung” der Doppelstrang-RNA zugeschrieben werden kann, deren Aktivität auf noch unbekannte Weise Silencing und Modifikation auf DNAEbene steuert. Dieses Forschungsgebiet mit der Bezeichnung „RNA-Silencing” entwickelt sich rasant, da ähnliche Silencing-Phänomene – allen voran RNA-Interferenz (RNAi) – auch in Säugetieren beobachtet werden können. Dies deutet darauf hin, dass Silencing-Mechanismen eine Schlüsselrolle in der Entwicklung von sowohl Pflanzen als auch Tieren haben.

Marjori aus Indiana und Antonius aus Oberösterreich lernten einander Anfang der Achtzigerjahre kennen, als sie Post-Docs der Pflanzenmolekularbiologie an der Washington University in St. Louis waren. 1983 erschien der Bericht über die erste genetisch hergestellte Pflanze in der führenden Fachzeitschrift Cell, mit Antonius Matzke als einem der KoautorInnen. Ab dem darauf folgenden Jahr publizierten sie alle Forschungsergebnisse gemeinsam.

In Österreich, sagt sie, hätten sie ideale Arbeitsbedingungen und ein gutes internationales Netzwerk. „Wir sind mit acht anderen Labors in einem EU-Projekt über gene silencing, und wir sind oft auf Konferenzen. Heute kannst du dich ja nicht darauf verlassen, dass die Leute deine Papers lesen. Teil der wissenschaftlichen Arbeit ist also PR mit anderen Wissenschaftlern.”

Sie wollen Grundlagenforschung betreiben und freuen sich, dass diese unterstützt wird. Wenn die Forschung über gene silencing praktische Anwendung findet, dann umso besser. Die malaysische Palmöl - Industrie etwa sei sehr interessiert daran, die unerwünschte, aber immer wieder vorkommende Stilllegung von Genen in ihren klonierten Ölpalmen zu verhindern. Die Matzkes konnten zeigen, dass dieser Silencing-Vorgang darauf beruht, dass beim Klonen die bei der sexuellen Reproduktion natürlich ablaufenden genetischen Umlagerungsprozesse nicht stattfinden können. Mit einem ähnlichen Problem sehen sich auch jene WissenschaftlerInnen konfrontiert, die sich mit dem Klonen von Säugetieren befassen: Die dabei auftretenden hohen Mortalitäts- und Anomalieraten beruhen ebenfalls auf Fehlern in der Genexpression.

Der Wittgenstein-Preis 1997 „has been fantastic for us”. Die Matzkes konnten langfristige Ziele anpeilen und einige riskantere Projekte starten. „In unserem Arabidopsis-Programm führen wir eine gross angelegte Mutagenesis im Gene-silencing-System durch, und wir haben schon einige ‚putants‘ [putative mutants, mutmassliche Mutanten] entdeckt.” Eine weitere Entdeckung waren Virussequenzen, die in Chromosomen von Tabakpflanzen integriert sind: das erste Beispiel für das Vorkommen derartiger Sequenzen in Pflanzen und damit die Chance, neue Strategien zur Herstellung virusresistenter Pflanzen zu entwickeln. Weiters könnte diese Entdeckung auch bei der Erforschung der viralen Immunität der Menschen hilfreich sein.