Tanz der Gene

Text: Joachim Czichos

Als eine der international führenden Entwicklungsbiologinnen hat Ulrike Gaul maßgeblich zum Verständnis der genetischen Grundlagen der Entwicklung von Lebewesen beigetragen. Am Genzentrum der Ludwig-Maximilians-Universität München baut sie nun den neuen Forschungsschwerpunkt Molekulare Systembiologie auf.

Ulrike Gaul ist ein optimistischer, tatkräftiger Mensch. „Jammern löst keine Probleme“, sagt die Wissenschaftlerin. In dieser Einstellung spiegelt sich auch ihre 20-jährige Auslandserfahrung als Forscherin in den USA wider. Dort hat sich Ulrike Gaul – nach ihrem Studium der Biochemie und Physik in Tübingen – als Professorin an der Rockefeller University in New York seit 1993 mit ihrer Pionierarbeit auf dem Gebiet der Molekularen Systembiologie höchste internationale Anerkennung erworben. Ihre Forschungen an der Taufliege (Drosophila melanogaster) haben maßgeblich zum Verständnis der genetischen Steuerung von Entwicklungsprozessen beigetragen.

Gaul vergleicht die Rolle der Gene bei der Entwicklung von Organismen mit einem komplexen Ballett, an dem Hunderte, gar Tausende Tänzer beteiligt sind. Jeder hat andere Schritte zu tanzen, aber alle müssen sich koordiniert im Takt bewegen. „Wir fragen danach, wie die Tänzer ihre Signale erhalten und wie sie miteinander kommunizieren“, veranschaulicht die Wissenschaftlerin ihre Arbeit. Ihr Fach, die Systembiologie, versucht, komplexe biologische Prozesse in ihrer Gesamtheit zu erfassen und dabei experimentelle Arbeit mit mathematischen Modellen zu verbinden. Um im Bild des Balletts zu bleiben: „Wir sehen uns nicht die Aktionen einzelner Tänzer an, sondern das Ballett als Ganzes“, sagt Gaul. „Wir versuchen, die Choreografie zu entschlüsseln.“

Erstmals ein realitätsnahes Modell
Und das mithilfe der Taufliege. An ihr lässt sich exemplarisch studieren, wie aus einer befruchteten Eizelle unter dem Einfluss vieler Gene ein komplexer Organismus entsteht. Seit Jahren untersucht Gaul, welche Gene wann, wo und wie an- oder abgeschaltet werden müssen, damit sich ein Embryo entwickeln kann. Dabei hat sie zahlreiche Kontrollelemente entdeckt, die Genaktivitäten zeitlich so steuern, dass Organe und Gewebe an der richtigen Position angelegt werden. Diese Steuerungsmechanismen sind nicht bei allen Tieren identisch – aber ähnlich. Meist schließen sich Gruppen von Genen zu größeren regulatorischen Netzwerken zusammen. Gemeinsam mit ihren Forscherkollegen ist es Ulrike Gaul erstmals gelungen, durch quantitative Beschreibung ein realitätsnahes Modell eines solchen Netzwerks zu entwickeln. Das Ziel dieser Modellbildung ist es, Reaktionen auf Eingriffe vorhersagen und biologische Prozesse schließlich gezielt beeinflussen zu können.

Ihre Forschungen will Gaul nun an ihrem neuen Arbeitsplatz im Genzentrum der Ludwig-Maximilians-Universität in München und dem Exzellenzcluster für Proteinwissenschaften CIPSM (Center for Integrated Protein Science Munich) fortsetzen. Ihre Fliegen bringt sie aus den USA gleich mit; in deren Züchtung steckt die Mühe vieler Jahre. Im Genzentrum arbeiten bereits mehrere unabhängige Forschergruppen – unter anderem auch mit Säugetierzellen. Für Gaul bietet sich hier die Möglichkeit, auf vielfache Weise interdisziplinär zu arbeiten. „Es ist das Potenzial solcher Kooperationen, die das Genzentrum und München für mich so attraktiv machen.“

Verständnis zahlreicher Krankheiten
Ihre Arbeit ist zwar in erster Linie Grundlagenforschung – aber aus den Ergebnissen können sich zahlreiche medizinische Anwendungen ergeben. „Effektive Methoden zur Entschlüsselung regulatorischer Netzwerke, wie wir sie entwickeln wollen, werden zum Verständnis vieler Krankheitsprozesse und zur Entwicklung entsprechender Therapien beitragen können, sie werden aber auch in der Stammzellforschung nützlich sein“, sagt die Humboldt-Professorin. Die Erwartungen sind hoch, auch beim Leiter des Münchner Genzentrums und Dekan der Fakultät für Chemie und Pharmazie, Patrick Cramer. Gauls Berufung ist für ihn ein wesentlicher Teil der Strategie, in München das Zukunftsfeld Systembiologie aufzubauen und so die internationale Sichtbarkeit des Genzentrums und des Exzellenzclusters weiter zu erhöhen. Da kommt der zupackende Optimismus Ulrike Gauls gerade recht, und sie stellt ihrerseits fest, dass sich die Stimmung in der deutschen Forschungslandschaft seit ihrem Weggang vor 20 Jahren deutlich verbessert hat.