Irwin Rose wurde am 16. Juli 1926 in Brooklyn, New York, geboren und starb am 2. Juni 2015 in Deerfield, Massachusetts; vereinzelt findet sich auch der 3. Juni als Todestag. Der amerikanische Biochemiker gehört zu den drei Forschern, die einen der wichtigsten Mechanismen der lebenden Zelle aufklärten: den gezielten Abbau von Proteinen mithilfe eines kleinen Markierungsmoleküls namens Ubiquitin. Gemeinsam mit den israelischen Forschern Aaron Ciechanover und Avram Hershko erhielt er 2004 den Nobelpreis für Chemie „für die Entdeckung des Ubiquitin-vermittelten Proteinabbaus“. Was zunächst wie ein Randthema der Zellbiologie wirkte, erwies sich als zentrales Steuerungssystem des Lebens, das Zellteilung, Immunabwehr und die Qualitätskontrolle von Eiweißen beeinflusst.
Herkunft und Ausbildung
Rose verbrachte einen Teil seiner Jugend in Spokane im Bundesstaat Washington, wohin die Familie gezogen war. Schon früh interessierte er sich für Naturwissenschaften. Während des Zweiten Weltkriegs diente er in der US-Marine, danach nahm er sein Studium wieder auf. An der University of Chicago schloss er sein Studium ab und wurde dort 1952 promoviert. Chicago war in jener Zeit ein Zentrum der biochemischen Forschung, in dem neue Methoden wie die Markierung mit Isotopen eine große Rolle spielten. Diese Werkzeuge, mit denen man einzelne Atome auf ihrem Weg durch chemische Reaktionen verfolgen kann, prägten Roses gesamtes Forscherleben.
Nach der Promotion arbeitete Rose zunächst als Postdoktorand und kam 1954 an die Yale University, wo er bis 1963 der Fakultät angehörte. Danach wechselte er an das Fox Chase Cancer Center in Philadelphia, ein unabhängiges Krebsforschungszentrum. Dort verbrachte er mehr als drei Jahrzehnte, bis er 1995 in den Ruhestand ging. Später setzte er seine Arbeit als Gastforscher an der University of California in Irvine fort.
Ein Spezialist für Enzymmechanismen
Bevor Rose mit dem Proteinabbau berühmt wurde, galt er vor allem als hervorragender Kenner von Enzymmechanismen. Enzyme sind Proteine, die chemische Reaktionen im Körper beschleunigen. Rose wollte genau verstehen, wie sie das tun: Welche Atome werden in welcher Reihenfolge verschoben, welche Zwischenstufen entstehen, und wie gelingt es dem Enzym, eine Reaktion so präzise zu steuern? Um diese Fragen zu beantworten, nutzte er markierte Atome, etwa schwere Varianten des Wasserstoffs. Verfolgt man, wo diese Markierungen nach der Reaktion landen, lässt sich der Ablauf rekonstruieren wie ein Weg im Schnee anhand der Fußspuren.
Unter Fachleuten war Rose für die Sorgfalt und Originalität bekannt, mit der er solche Experimente plante. Er untersuchte unter anderem Enzyme des Zuckerstoffwechsels. Diese Grundlagenarbeit verschaffte ihm großen Respekt in der Biochemie, auch wenn sie außerhalb der Fachwelt kaum bekannt wurde. Gerade dieses Wissen über chemische Feinmechanik sollte später entscheidend sein, als es darum ging, die Einzelschritte eines viel komplexeren Systems aufzudecken.
Das Rätsel des Proteinabbaus
Lange Zeit interessierte sich die Forschung vor allem dafür, wie Zellen Proteine herstellen. Der umgekehrte Vorgang, also ihr Abbau, galt als weniger spannend. Man wusste zwar, dass es im Inneren von Zellen Bläschen gibt, sogenannte Lysosomen, in denen Eiweiße zerlegt werden. Doch einige Beobachtungen passten nicht ins Bild. Vor allem zeigte sich, dass der Abbau bestimmter Proteine Energie benötigt. Das war erstaunlich, denn das Zerschneiden eines Proteins setzt chemisch betrachtet eigentlich Energie frei, statt welche zu verbrauchen. Warum sollte die Zelle also Energie in Form des Moleküls ATP investieren, um etwas abzubauen?
Dieses Paradox bildete den Ausgangspunkt für die Arbeiten, die zum Nobelpreis führten. Avram Hershko und sein damaliger Doktorand Aaron Ciechanover vom Technion in Haifa beschäftigten sich mit genau dieser Frage. Hershko verbrachte Ende der 1970er-Jahre Forschungsaufenthalte in Roses Labor am Fox Chase Cancer Center, und auch Ciechanover arbeitete dort. Aus diesen Besuchen entwickelte sich eine äußerst fruchtbare Zusammenarbeit, bei der Roses Erfahrung mit Enzymmechanismen und die Ideen der israelischen Gruppe zusammenkamen.
Die Entdeckung des Todeskusses
Die Forscher arbeiteten mit einem Extrakt aus unreifen roten Blutkörperchen, sogenannten Retikulozyten. Diese Zellen besitzen keine Lysosomen, bauen aber dennoch Proteine energieabhängig ab. Damit eigneten sie sich ideal, um den unbekannten Mechanismus zu untersuchen. Die Wissenschaftler zerlegten den Extrakt in verschiedene Bestandteile und prüften, welche davon für den Abbau notwendig waren. Dabei stießen sie auf ein kleines, hitzebeständiges Protein, das sie zunächst APF-1 nannten.
In Versuchen, die um 1980 veröffentlicht wurden, zeigte das Team, dass sich APF-1 fest an jene Proteine anheftet, die anschließend abgebaut werden. Häufig hängen dabei mehrere Kopien hintereinander am Zielprotein, wie eine Kette. Bald stellte sich heraus, dass APF-1 identisch mit einem bereits bekannten Protein war: Ubiquitin. Der Name leitet sich vom lateinischen Wort für „überall“ ab, denn Ubiquitin kommt in nahezu allen Zellen höherer Lebewesen vor. Es besteht aus nur 76 Aminosäuren und ist über die Evolution hinweg bemerkenswert unverändert geblieben.
Die Bedeutung lässt sich bildhaft beschreiben: Ubiquitin wirkt wie ein Etikett mit der Aufschrift „zum Abbau bestimmt“. Ein Protein, das mit einer Ubiquitinkette markiert wurde, wird von der Zelle erkannt und zerlegt. In der Presse sprach man daher gern vom „Todeskuss“ für Proteine. Damit war auch das Energieparadox gelöst: Die Energie wird nicht für das Zerschneiden selbst benötigt, sondern für das gezielte Anheften der Markierung und die anschließende Verarbeitung.
Drei Enzyme in einer Kette
Ein großer Teil der folgenden Arbeit bestand darin, herauszufinden, wie die Markierung chemisch erfolgt. Hier kam Roses Expertise besonders zum Tragen. Das Team identifizierte eine Abfolge von drei Enzymtypen, die heute als E1, E2 und E3 bezeichnet werden. Das erste Enzym aktiviert das Ubiquitin unter Verbrauch von ATP. Das zweite übernimmt das aktivierte Ubiquitin. Das dritte erkennt schließlich das passende Zielprotein und sorgt dafür, dass das Ubiquitin darauf übertragen wird.
Besonders wichtig sind die E3-Enzyme, von denen es in menschlichen Zellen Hunderte verschiedene gibt. Sie verleihen dem System seine Präzision, denn jedes erkennt bestimmte Proteine. So kann die Zelle sehr genau bestimmen, welches Eiweiß wann verschwinden soll. Die markierten Proteine werden schließlich von einer großen molekularen Maschine abgebaut, dem Proteasom. Man kann sich das Proteasom wie einen fassförmigen Schredder vorstellen, der Proteine in kleine Stücke zerlegt, während das Ubiquitin wiederverwendet wird.
Warum diese Entdeckung so wichtig ist
In den Jahren nach den ersten Veröffentlichungen zeigte sich, dass der Ubiquitin-vermittelte Abbau weit mehr ist als eine Müllabfuhr der Zelle. Viele Vorgänge hängen davon ab, dass bestimmte Proteine zur richtigen Zeit entfernt werden. Bei der Zellteilung etwa müssen Steuerproteine nach getaner Arbeit rasch verschwinden, damit der nächste Schritt beginnen kann. Auch die Reparatur von Erbgut, die Abwehr von Krankheitserregern und die Beseitigung fehlerhaft gefalteter Proteine sind auf dieses System angewiesen.
Gerät die Markierung aus dem Gleichgewicht, können Krankheiten entstehen. Werden Proteine, die das Zellwachstum bremsen, zu schnell abgebaut, kann das die Entstehung von Krebs begünstigen. Werden fehlerhafte Proteine dagegen nicht ausreichend entsorgt, können sie sich ablagern, was bei bestimmten Erkrankungen des Nervensystems diskutiert wird. Die Medizin hat die Erkenntnisse inzwischen praktisch genutzt: Der Wirkstoff Bortezomib, der das Proteasom hemmt, wird zur Behandlung des multiplen Myeloms eingesetzt, einer Krebserkrankung des Knochenmarks.
Der Nobelpreis 2004
Als die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften im Oktober 2004 die Preisträger bekannt gab, würdigte sie ausdrücklich die gemeinsamen Arbeiten der drei Forscher aus den späten 1970er- und frühen 1980er-Jahren. Der Preis wurde zu gleichen Teilen zwischen Ciechanover, Hershko und Rose geteilt. Dass ein Thema der Biochemie mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet wurde, unterstreicht, wie sehr die Entdeckung auf dem Verständnis chemischer Reaktionen beruhte: Es ging um Bindungen, Energie und die präzise Arbeit von Enzymen.
Rose war zum Zeitpunkt der Auszeichnung bereits im Ruhestand und arbeitete an der University of California in Irvine. Er galt als bescheiden und zurückhaltend und betonte, dass die Ehrung der Zusammenarbeit zu verdanken sei. Für viele Beobachter war der Preis zugleich eine späte Anerkennung für einen Forscher, der jahrzehntelang mit großer Gründlichkeit an grundlegenden Fragen gearbeitet hatte, ohne im Rampenlicht zu stehen.
Persönlichkeit und Arbeitsweise
Kollegen beschrieben Rose als einen Wissenschaftler, der sich vor allem für das Verstehen begeisterte. Ihm ging es weniger um schnelle Erfolge als darum, einen Mechanismus wirklich bis ins Detail zu durchschauen. Diese Haltung prägte auch die Zusammenarbeit mit Hershko und Ciechanover. Die Gastforscher fanden in seinem Labor eine Umgebung vor, in der sie ungewöhnliche Ideen verfolgen konnten, und Rose brachte sein tiefes Wissen über Enzyme ein, um die Experimente auszuwerten.
Rose war mit der Biochemikerin Zelda Budenstein Rose verheiratet, die ebenfalls in der Forschung tätig war. Das Paar hatte mehrere Kinder. Er wurde unter anderem in die National Academy of Sciences der Vereinigten Staaten aufgenommen.
Vermächtnis
Irwin Rose starb 2015 im Alter von 88 Jahren. Sein wissenschaftliches Erbe ist heute in nahezu jedem Lehrbuch der Biochemie zu finden. Das Ubiquitin-System ist eines der am intensivsten erforschten Gebiete der Zellbiologie, und weltweit suchen Forschende nach Wirkstoffen, die gezielt in die Markierung von Proteinen eingreifen. Ein neuerer Ansatz nutzt das System sogar bewusst, um krankheitsrelevante Proteine gezielt abbauen zu lassen.
Für Sie als Laien lässt sich die Bedeutung seiner Arbeit so zusammenfassen: Zellen müssen nicht nur bauen, sondern auch aufräumen, und zwar sehr genau. Rose und seine Kollegen haben gezeigt, wie dieses Aufräumen funktioniert und mit welchem chemischen Etikett die Zelle entscheidet, was weg muss. Damit haben sie eine Grundlage gelegt, auf der Medizin und Biologie bis heute aufbauen.
Stand: 29.10.2026