Warum studieren?

Studieren in Halle

Leben in Halle

Alle StudienbotschafterInnen

Blogbeiträge meiner Vorgänger

Biochemie mal international

Wie ich schon im zu vorigen Bericht „RISE to the Challenge“, bin ich im Sommer 10 Wochen mit dem RISE-Programm des DAAD (Deutscher akademischer Austauschdienst) an der Pennsylvania State University (oder auch Penn State) in den USA gewesen. Dort habe ich in der  an der RNA-abhängigen RNA-Polymerase des Polio-Virus gearbeitet. Aber Polio? Gibt es das überhaupt noch? Die Frage habe ich zumindest mir anfänglich gestellt. So hat sich aber in meinen Nachforschungen/ Nachfragen ergeben, dass Polio als einer der Modelle in Sachen viraler Forschung gilt, zumal da die meisten Vorgänge in Bezug auf Polio bekannt sind und man somit diese auch auf andere ähnliche Viren wie zum Beispiel dem bekannten HIV-Virus oder aber auch den Rhino-Virus, den Auslöser der allgemein verhassten Erkältung.

Und so machte ich mich am Mitte August auf den Weg nach Frankfurt um meinen Flug nach State College zu erwischen. Dies verlief glücklicherweise auch alles reibungslos und so kam ich nach ca. 13h mit Zwischenstopp in Philadelphia heil an. In Philadelphia selber traf ich beim Warten auf den Anschlussflug auch schon eine Studentin von der Penn State, welche zufälliger Weise auch noch halb Deutsche war. So hatte ich eigentlich auch gleich schon den ersten Kontakt zu den „einheimischen“ und sie zeigte mir auch wenige Tage später ein wenig was von der Stadt. Mein Glück hielt leider nicht allzu lange, denn als ich am Flughafen ankam, sollte mich eigentlich mein Gastprofessor David Boehr abholen…Naja wie sich herausstellte hatten wir ein Missverständnis und David dachte, dass ich einen Tag später ankommen würde. Und so gerade als ich den 10 Meilen-Marsch Richtung Stadt antreten wollte (da ich weder ein funktionierendes Handy hatte oder jemanden an dem kleinen Airport finden konnte), kam ein Mann aus irgendeiner Ecke des Airports und bat mir an bei ihm und seiner Tochter mitzufahren...wirklich Glück im Unglück, den es wurde schon langsam dunkel und mein Orientierungssinn ist nicht ganz so brauchbar. Und so kam ich ein wenig später bei meiner Wohnung an und mein Mitbewohner Kit begrüßte mich mit einer frischen Schüssel voll Ramen, die ich, hungrig wie ich nach 8h nicht essen war, nur allzu gern annahm. Wie sich herausstellte hatte sein alter Mitbewohner leider seine Matratze nicht dagelassen und somit schlief ich die erste Nacht wie erschlagen auf dem Boden…dies setzte sich auch die nächsten 10 Wochen vor. Zum Glück war der Teppich wirklich ziemlich bequem und ich hatte auch keinerlei Rückenschmerzen oder sonstiges bekommen (zur Überraschung aller).

Ein Teil des Chemistry-Buildings [Foto: MLU/ Falk Ponath]

Und so machte ich am nächsten Tag auf zu meinem ersten Arbeitstag im Chemistry Department an der Penn State. David gab mir zuerst eine kleine Tour über den Campus und anschließend stellte er mir den Rest der Arbeitsgruppe inklusive meiner „Betreuerin“ Xiaorong vor. Alle waren gleich von Anfang an sehr nett und fingen auch gleich an die verschiedensten Fragen zu stellen, vor allem wie man denn meinen Namen richtig ausspricht. Die Versuche von ihnen meinen Namen annähernd richtig zu sagen waren nicht nur für mich sehr amüsant denn es war eine weitere Deutsche, Svenja von der Uni Kiel, über das DAAD-RISE-Programm in das Labor gekommen. Das Kennenlernen musste leider ein wenig kurz gemacht werden, denn ich sollte so schnell wie möglich meinen ganzen bürokratischen Kram erledigen, wozu neben diversen Formularen  auszufüllen auch eine Menge Sicherheitstraining zählte. Das nahm leider eine ganze Woche meiner beschränkten Zeit in Anspruch und so konnte ich erst ab der 2ten Wochen anfangen selber zu arbeiten.

Natürlich habe ich die erste Woche nicht nur in der Ecke gesessen, sondern habe, nach einer ausführlichen Einführung in das Thema und das Vorhaben für meine 10 Wochen, Xiaorong bei der Arbeit über die Schulter geschaut um die ein oder andere Technik zu lernen. Und somit fing  ich in der 2ten Woche damit an einen von 6 Mutanten der RNA-dependent RNA-Polymerase (RdRp) des Poliovirus, welche ich innerhalb der 10 Wochen erarbeiten wollte, zu machen. Denn die RdRp spielt eine wichtige Rolle für RNA-basierende Viren, wie Polio, da diese das eigene RNA-Genom des Virus innerhalb einer Wirtszelle vervielfältigt und somit die Vermehrung des Virus innerhalb eines Organismus überhaupt ermöglichen.

Es war aber nicht nur mein Ziel 6 Mutanten mit irgendeiner Mutation herzustellen, denn jede Mutation sollte ein ganz spezielles Alanin, in einem bestimmten Bereich der RdRp, in ein Glycin umwandeln. Dieser Austausch ermöglichte uns später eine Untersuchung via NMR-spectroscopy (Nuclear-magnetic-Resonance-Spektroscopy). Dazu aber später mehr.

Denn erst einmal mussten die Mutanten gemacht werden. Um so eine einzelne Mutation hervorzurufen nutze ich die Methode der single-site directed mutagensis, wobei ich mithilfe eines selbst erstellten Primer die Wildtyp-DNA der RdRp (die RNA wurde zuvor in DNA umgeschrieben) während der Vervielfältigung via PCR (Polymerase-Cain-Reaction) in einen der gewünschten Mutanten änderte.

Die modifizierte DNA konnte nun mittels eines Plasmid in E.coli gebracht werden (auch Transformation genannt), welche sich dann mit dem extra-Plasmid replizieren konnten.  Als eine ausreichende Menge an Bakterien vorhanden war, habe ich dann die Protein-Exprimierung durch Hinzugabe einer Chemikalie eingeleitet. Dabei trafen wir leider bei dem ersten Versuch auf ein Problem, da in einer späteren Analyse der Zellen nicht unser Zielprotein gemacht wurde. Letztendlich haben ich einfach alle Buffer und sonstige Zusätze einfach noch einmal angesetzt und von vorne begonnen, wobei zum Glück alles geklappt hat.

Nachdem ich der Exprimierung der RdRp ausreichend Zeit gegeben hatte, musste ich die Zellen noch ernten und aufschließen um an das Protein zu kommen. Dazu nutzte ich eine Kombination aus French-Press und mehreren Zentrifugationsschritten. Doch leider bekommt man aus den Zellen nicht nur sein gewünschtes Protein heraus, sondern auch jede Menge „Müll“ welchen wir nicht gebrauchen können. Um diesen loszuwerden führte ich eine Reinigung durch bei der ich das RdRp-Müll-Gemisch über 3 Säulen laufen ließ. Dabei verhalf jede der Säule-Chromatographie die Reinheit des Gemisches zu verbessern, so dass ich am Ende ein recht reines Präparat mit der RdRp erhielt.

Zwei meiner Säulenchromatograhpien..aufgenommen gegen 3 Uhr morgens [Foto: MLU/ Falk Ponath]

Dieses Präparat konnte nun genutzt werden für die NMR-spectroscopy. Im Vorfeld hatte Xiaorong schon ein NMR-Spektrum für den Wildtyp der RdRp aufgenommen mit welchen wir daraufhin die Spektren meiner Mutanten vergleichen konnten. Anhand des Vergleichs konnten wir nun feststellen in welchen Bereich der tertiären Struktur die einzelnen Alanine liegen. Das klingt zwar zuerst einmal  nichtssagend, doch können diese sogenannten Assignments der Alanine in weiteren Experimenten genutzt werden um die Bewegung der einzelnen Bereiche der RdRp während der Reaktion zur RNA-Replikation zu verfolgen. Denn jedes der einzelnen Alanine befindet sich in einen katalytisch wichtigen Teil der RdRp, wobei aber die Mutation keinerlei von Alanin zu Glycin keinerlei Veränderung der Reaktion haben sollte.

Leider dauert der gesamte Prozess um einen fertigen Mutanten zu erhalten im Allen knapp 2 Wochen und obwohl ich mehrere Nächte durchgearbeitet habe, um gleichzeitig mehrere Mutanten zu reinigen, schaffte ich dank Engpässen im radioaktiv markierten Alanin nur 5 von 6 Mutanten. Aber dennoch lieferte meine Arbeit gute Ergebnisse, welche die Grundlagen für weiterführende Untersuchungen sind. Und sofern diese nicht in eine Sackgasse führen, werde ich auch im Laufe des kommenden Jahres mit als Autor des einen oder anderen Papers genannt.

Natürlich habe ich nicht nur gearbeitet, sondern hatte auch die Möglichkeit an „kulturellen“ Sachen teilzunehmen. Da eine Penn State eine ziemlich große Universität ist und dazu auch ziemlich gut im American Football ist, stand dies an vielen Wochenenden im Mittelpunkt. Denn die Amerikaner  lieben es zu tailgaten. Unter einen Tailgate muss man sich eigentlich einfach eine große Party vor dem Stadium vorstellen, wo jeder Essen und Trinken (vor allem Bier) mitbringt, es gegrillt wird und eine Menge von Trinkspielen wie z.B. Beerpong gespielt werden.  Dabei war es sehr kurios, da man bis zum Anpfiff des Spieles in der Öffentlichkeit trinken durfte, wobei das ansonsten verboten ist. Dies war nur eine der Unterschiede von State College, als reine Studentenstadt (38000 Studenten bei knapp 40000 Einwohnern oder so), zum Rest von der normalen Städte in den USA.

Das "Millenium-Building", das so ziemlich auffälligste Gebäude am Campus [Foto: MLU/ Falk Ponath]

Auch konnte ich an 2 Wochenenden reisen, wobei ich dafür jeweils einmal nach Washington DC und New York gefahren bin. Da habe ich eigentlich den ganz normalen Touristenkram gemacht und natürlich das Essen ausprobiert. Dazu muss ich sagen, dass ich in New York die beste Pizza meines Lebens bei „Nick’s Pizza“ hatte (nur so als Tipp falls es euch mal da hin verschlägt). Jedoch war ein Wochenende besonders für New York zu wenig und ich hätte gerne noch ein paar mehr Tage gehabt um die Städte besser zu erkunden oder aber auch um zu den Niagara-Fällen oder  nach Boston zu fahren.

Insgesamt muss ich sagen, dass diese 10 Wochen „Praktikum“ wirklich all den Aufwand, mit der Bewerbung und den ganzen Schreibkram, mehr als Wert war. Mal abgesehen davon, dass ich eigentlich fast komplett alleine an meinem eigenen kleinen Forschungsprojekt gearbeitet habe und dabei jede Menge nützliches gelernt habe, habe ich zusätzlich noch jede Menge wirklich klasse Leute kennengelernt (vor allem die Leute in meiner Arbeitsgruppe, welche fast alle nur ein paar Jahre jünger oder älter waren), welche mich wirklich überlegen lassen nicht nach meinen Bachelor zur Graduate-School in den USA zu gehen. Deshalb muss ich sagen, dass man wirklich die Chance nutzen sollte während seines Studiums ins Ausland zu gehen, und wenn es auch nur für 10 Wochen ist. Man erlebt so unglaublich viel und ich merke jetzt noch, mehrere Wochen danach, wie manche Eindrücke von drüben mich erst jetzt wirklich treffen. Somit bleibt mir nur zu sagen: Danke DAAD, danke MLU und dem Biochemie-Department und thank you Penn State and the Boehr group!!!

Zur Übersicht

Unsere Service-Angebote

Für StudienanfängerInnen

Für Eltern und LehrerInnen