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Interview mit Chemie-Nobelpreisträgerin Frances Arnold

„Enzyme sind überall“

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Prof. Frances Arnold hält einen Vortrag im Audimax der TU Dortmund. © Oliver Schaper​/​TU Dort­mund
Frances Arnold: „Ich habe wirklich Spaß daran, Enzyme dazu zu bringen, eine völlig neue Art der Chemie zu betreiben.“

Chemie-Nobelpreisträgerin Frances Arnold gilt als Pionierin auf dem Gebiet der Gerichteten Evolution. Im Interview mit dem Referat Hoch­schul­kommu­nikation der TU Dort­mund erklärt die US-Amerikanerin, wie sie Enzyme herstellt, die in der Natur unbekannt sind, und wie die Menschheit von ihrer For­schung profitiert.

Ganz kurz erklärt: Was genau tun Sie als Wissenschaftlerin?
Frances Arnold: Ich züchte Moleküle, Proteine und Enzyme, wie andere Menschen Katzen und Hunde züchten. 

Können Sie kurz erklären, was gerichtete Evolution ist?
Frances Arnold: Gerichtete Evolution bedeutet künstliche Selektion bei DNA, die interessante Moleküle wie Proteine kodiert. Ich züchte diese Moleküle, indem ich entscheide, wie man die DNA neu kombiniert, wie man die DNA mutiert, und aus welchen Molekülen anschließend die nächste Generation entsteht.

Wie kann Ihre For­schung für den Alltag genutzt werden?
Frances Arnold: Man kann sie nutzen, um alle möglichen interessanten Probleme in der Chemie zu lösen. Enzyme katalysieren Reaktionen; sie formen Stoffe um. Und das machen sie sauber und nachhaltig. Außerdem verwenden sie billige erneuerbare Ressourcen, um Dinge herzustellen, die wir in unserem Leben nützlich finden. Sie produzieren dabei weniger Abfall und sind energieeffizient. Enzyme bringen auch Vorteile in Waschmitteln: Sie können Flecken auf Kleidung bei niedrigen Temperaturen entfernen. Enzyme werden in der Kosmetik, bei Textilien oder der Herstellung von Wein und Bier verwendet  – Enzyme sind überall!

Wie sind Sie zum Chemie­ingenieur­wesen, Bioingenieurwesen und zur Biochemie gekommen? Was hat Sie ursprünglich daran interessiert und fasziniert?
Frances Arnold: Ich habe dieses Gebiet am Anfang nicht gezielt gewählt, sondern bin über Umwege dazu gekommen. Meinen ersten Abschluss machte ich im Maschinenbau und in der Luft- und Raumfahrttechnik; ich arbeitete nach den Ölpreiskrisen in den 1970er Jahren im Bereich der Solarenergie. Aber die Politik in den Vereinigten Staaten machte die Solarenergie für die Zukunft nicht sehr attraktiv – die republikanische Reagan-Regierung interessierte sich nicht dafür –, also ging ich in die Verfahrenstechnik.

Voll besetzte Sitzreihen im Audimax-Hörsaal © Oliver Schaper​/​TU Dort­mund
Mehr als 950 Interessierte kamen zum Vortrag von Frances Arnold im Audimax.

Ein glücklicher Zufall, denn das war der Beginn der DNA-Revolution. Ich befasste mich das erste Mal mit Enzymen, als ich 25 oder 26 Jahre alt war, verliebte mich in sie – und beschloss, dass ich Ingenieurin in der biologischen Welt werden wollte.

Können Sie uns sagen, woran Sie im Moment arbeiten?
Frances Arnold: Zum Beispiel, wie man Enzyme einsetzt, um Reaktionen zu katalysieren, die in der Natur nicht bekannt sind und  die bislang weder ein Mensch noch die biologische Welt auslösen konnten. Ich habe wirklich Spaß daran, Enzyme dazu zu bringen, eine völlig neue Art der Chemie zu betreiben und zu erforschen, wie schnell sie dies erlernen können.

Wenn wir in die Zukunft schauen: Was wird die gerichtete Evolution in fünf oder zehn Jahren leisten können?
Frances Arnold: Ich hoffe, dass die Menschen dadurch neue biologische Verfahren erfinden werden, die toxische chemische Verfahren ersetzen können.

Sie haben bei dem „Science & Entertainment Exchange“ der National Academy of Sciences mitgearbeitet. Worum geht es da?
Frances Arnold: Das ist eine Freiwilligenorganisation. Ich lebe in Los Angeles, dem Zentrum der Unterhaltungsindustrie. Wir möchten, dass Wis­sen­schaft und Wissen­schaft­ler im Entertainment Business  realistisch und positiv dargestellt werden. Denn so werden viele Menschen erreicht; das hat einen großen Einfluss auf die Jugend. Wir hoffen, dass die Wis­sen­schaft so dargestellt wird, dass es attraktiv erscheint, sie zu erlernen.

Im Vordergrund steht das TU-Logo, im Hintergrund stehen Andrzej Górak, Ursula Gather, Frances Arnold und Stephan Lütz © Oliver Schaper​/​TU Dort­mund
Begrüßten die Nobelpreisträgerin Prof. Frances Arnold: Prof. Ursula Gather, Rektorin der TU Dort­mund (2. v. l.), Prof. Stephan Lütz, Dekan der Fakultät Bio- und Chemie­ingenieur­wesen, sowie sein Kollege Prof. Andrzej Górak (l.).

Also ist es so etwas wie ein Beratungsgremium für Filmemacher?
Frances Arnold: Es bietet viele Informationen für Drehbuchautoren. Wenn ein Drehbuchautor zum Beispiel wissen will, ob ein synthetisches Biologieprojekt überhaupt machbar ist, kann er zum Caltech [California Institute of Technology] kommen, mit meinen Doktoranden sprechen und sich ein Bild davon machen, was realistisch erscheint und was in die Märchenwelt gehört.

Sie sind erst die fünfte Frau, die den Nobelpreis für Chemie erhält. Was ist Ihr Ratschlag für junge Frauen, die Forscherinnen werden wollen?
Frances Arnold: Do it!

 

Zur Person

Frances Arnold ist Linus-Pauling-Professorin für Chemie­ingenieur­wesen, Biochemie und Bio-Ingenieurwesen am California Institute of Technology. Für ihre For­schung an gerichteter Evolution erhielt die US-Amerikanerin 2018 den Nobelpreis in Chemie. Sie wurde für ihre Arbeit auf dem Gebiet der Enzym-For­schung aus­ge­zeich­net. Enzyme starten und beschleunigen chemische Reaktionen. Sie werden zur Herstellung von Chemikalien jeglicher Art wie Dünger, Biotreibstoffen oder Medikamenten verwendet.

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