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Perfekte Kristalle in der Schwerelosigkeit züchten

Bakteriorhodopsin ist ein dem menschlichen Rhodopsin, dem Sehpurpur in unserem Auge, strukturell und funktionell verwandtes Protein aus bestimmten Bakterien, den so genannten Halobakterien. In diesen Organismen wandelt es die Lichtenergie in chemische Energie um, die dann von den Zellen zum Leben genutzt wird. Bacteriorhodopsin ist damit das Schlüsselmolekül der Photosynthese von Halobakterien, einem alternativen Weg zur Chlorophyll-abhängigen Photosynthese, wie wir sie von den Pflanzen kennen.

Aufgrund seiner exzellenten photochemischen Eigenschaften ist Bakteriorhodopsin als Material für optische Medien interessant, so beispielsweise bei der optischen Informationsverarbeitung, bei der holographischen Mustererkennung und bei der Interferometrie. Voraussetzung dafür sind allerdings große und perfekte Kristalle des Moleküls. Unter terrestrischen Bedingungen gewachsene Kristalle neigen aufgrund der Konvektion und Sedimentation und der schwachen intermolekularen Wechselwirkungen zur Zerfaserung. Da in Schwerelosigkeit Konvektion und Sedimentation fehlen, erhoffte man sich in den Weltraumexperimenten perfektere Kristalle.

In Experimenten auf verschiedenen Missionen mit dem Space Shuttle und im Frühsommer 2001 auf der ISS kam es in der Tat zu einer Verbesserung der Kristalle. Sowohl in der Qualität als auch in der Größe der Kristalle (circa ein Millimeter) konnten Fortschritte erzielt werden. Allerdings ist es bis zur technischen Anwendung noch ein weiter Weg: Für diese Zwecke werden Kristalle mit einer Kantenlänge von etwa einem Zentimeter benötigt.

Crystallization of Bacteriorhodopsin
Forschungsgebiet:	Proteinkristallzüchtung
Zeitraum:	Mai bis Juli 2001
Einsatzbereich:	russischer Teil
Partner:	Russland
Status:	abgeschlossenes Experiment
Ansprechpartner:	Dr. Gottfried Wagner, Universität Gießen