Leibniz-Preisträger Henry Chapman. Bild: DESY

DESY-Forscher erhält den Leibniz-Preis 2015

Henry Chapman wurde am Dienstag in Berlin mit dem wichtigsten Preis für deutsche Wissenschaftler ausgezeichnet. Er erhält den mit 2,5 Millionen Euro dotierten Leibniz-Preis für seine bahnbrechenden Beiträge in der Entwicklung der sogenannten seriellen Femtosekunden-Kristallografie. Sie ermöglicht, mit Hilfe von Röntgenlasern die Struktur komplexer Biomoleküle in ihrer natürlichen Umgebung atomgenau zu entschlüsseln.

Helmholtz-Präsident Jürgen Mlynek gratuliert dem Preisträger: „Henry Chapman hat mit seiner bahnbrechenden Forschungsleistung der Strukturbiologie ganz neue Wege geöffnet." Wissenschaftler unternehmen große Anstregungen, um die atomare Struktur von Biomokeülen zu entschlüssen und dadurch ihre Funktionsweise zu verstehen. Hierbei spielt die Kristallografie eine zentrale Rolle: Die Forscher erzeugen Kristalle der zu untersuchenden Moleküle und beleuchten diese mit Röntgenlicht. Dadurch entsteht ein charakteristisches Streubild, aus dem die Forscher die Molekülstruktur berechnen können.

Dabei sind jedoch grundlegende Probleme zu überwinden: Für die Untersuchung an konventionellen Synchrotronquellen müssen die Moleküle zu regelmäßigen Kristallen zusammengefasst werden, um ein ausreichend intensives Streubild zur Strukturberechnung zu erhalten. Dieser Prozess ist meist sehr aufwendig, zudem reißt die Kristallisation das Biomolekül aus seiner natürlichen Umgebung und oft werden die verwendeten Proben durch die extrem hohe Intensität der Röntgenstrahlung innerhalb kürzester Zeit zerstört.

Das Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY ist für derartige Strukturanalysen bestens gerüstet, betreibt es doch starke Röntgenlaserquellen wie PETRA III. „Mit dem noch im Bau befindlichen Freie-Elektronen-Röntgenlaser European XFEL in Hamburg werden wir in Zusammenarbeit mit unseren internationalen Partnern der Wissenschaftscommunity eine Röntgenquelle mit bislang unerreichter Helligkeit und Qualität zur Verfügung stellen“, sagte Jürgen Mlynek. XFEL wird den Forschern die Möglichkeit bieten, Strukturanalysen mit winzigen Nanokristallen durchzuführen, die wesentlich leichter herzustellen sind als ihre größeren Artgenossen. In der von Henry Chapman maßgeblich mitentwickelten seriellen Femtosekunden-Kristallografie wird ein Strahl dieser kleinen Kristalle mit dem Licht des Röntgenlasers gekreuzt, und daraus innerhalb kaum vorstellbarer Zeitspannen hunderttausende Streubilder aufgenommen bevor die Proben zerstört werden können. Aus dieser Reihe einzelner Röntgenlaseraufnahmen lässt sich dann die Gesamtstruktur berechnen. Röntgenläser wie XFEL in Zusammenhang mit der seriellen Femtosekunden-Kristallografie eröffnen ganz neue Möglichkeiten bei der Erforschung von Struktur und Funktion von etwa 100.000 bisher noch nicht entschlüsselten Biomolekülen.

Chapman kam 2007 zum DESY in Hamburg und wurde Gründungsdirektor des Centers for Free-Electron Laser Science (CFEL), einer gemeinsamen Einrichtung der Universität Hamburg, der Max-Planck-Gesellschaft und DESY. Chapmann ist der Pionier in der Entwicklung der Femtosekunden-Kristallografie, die speziell auf Freie-Elektronen-Laser zugeschnitten ist. Dadurch ist die Vorausstezung geschaffen, Biomoleküle zumindest annähernd in ihrem natürlichen Zustand zu untersuchen. Der Leibniz-Preis 2015 soll Chapman nicht zuletzt in die Lage versetzen, die noch größeren technischen und wissenschaftlichen Möglichkeiten der am DESY geplanten XFEL-Elektronenlaser-Anlage zu nutzen.

Der Förderpreis im Gottfried Wilhelm Leibniz-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) wird seit 1986 jährlich von der DFG verliehen und gilt als renommiertester Wissenschaftspreis in Deutschland überhaupt. Jeder Preis ist mit einer Summe von 2,5 Millionen Euro dotiert, die die Preisträger nach ihren eigenen Vorstellungen und ohne bürokratischen Aufwand für ihre Forschungsarbeit einsetzen dürfen.

Insgesamt zeichnet die DFG sieben weitere Forscher aus; jeweils drei aus den Naturwissenschaften und den Geistes- und Sozialwissenschaften und zwei aus den Lebenswissenschaften:

•    Prof. Dr. Hendrik Dietz, Biochemie/Biophysik, Technische Universität München
•    Prof. Dr. Stefan Grimme, Theoretische Chemie, Universität Bonn
•    Prof. Dr. Christian Hertweck, Biologische Chemie, Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (HKI), Jena, und Universität Jena
•    Prof. Dr. Friedrich Lenger, Neuere und Neueste Geschichte, Universität Gießen
•    Prof. Dr. Hartmut Leppin, Alte Geschichte, Universität Frankfurt/Main
•    Prof. Dr. Steffen Martus, Neuere deutsche Literatur, Humboldt-Universität zu Berlin
•    Prof. Dr. Tobias Moser, Auditorische Sensorik/Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Universität Göttingen

03.03.2015 , Redaktion

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