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Georg Nagel (Biophysiker)

deutscher Biologe und Hochschullehrer

Georg Nagel (* 24. August 1953 in Weingarten)[1][2] ist ein deutscher Biologe und Professor an der Universität Würzburg. Ihm wurde gemeinsam mit Karl Deisseroth und Peter Hegemann der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2026 zugesprochen.

Georg Nagel, 2022

Werdegang

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Nagel legte 1973 das Abitur am Albert-Einstein-Gymnasium Ravensburg ab[3] und studierte von 1973 bis 1979 Biologie und Biophysik an der Universität Konstanz. Er beendete sein Promotionsstudium 1988 am Max-Planck-Institut für Biophysik in Frankfurt am Main mit der Dissertation Ionentransport über Zellmembranen. Elektrische Untersuchungen von Membranproteinen in situ und rekonstituiert an künstlichen Lipidmembranen. Als Postdoktorand arbeitete er an der Yale University in New Haven, Connecticut, und an der Rockefeller University in New York City, New York. Von 1992 bis 2004 war Nagel Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Biophysik. Seit 2004 ist er Professor an der Universität Würzburg, zunächst am Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik, seit 2019 am Physiologischen Institut, Abteilung für Neurophysiologie. Von 2021 bis Ende Juni 2026 war er als Seniorprofessor am Physiologischen Institut tätig.[4]

Nagel ist mit der italienischen Molekularbiologin und Hochschullehrerin Anna Maria Musti verheiratet. Das Ehepaar hat eine Tochter.[5]

Wirken

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Nobelpreis in Physiologie oder Medizin 2026 für die Entwicklung der Optogenetik

Nagel gehört zu den Entdeckern der Channelrhodopsine, einer Familie von lichtaktivierten Ionenkanälen. Diese Entdeckung hat das neue gentechnische Gebiet der Optogenetik und neue Möglichkeiten zur Untersuchung neuronaler Netze eröffnet. Weitere erhoffte Erfolge der Anwendung liegen in der Wiedererlangung verlorener Sehkraft und in der Behandlung der Parkinson-Krankheit und anderer neurologischer Erkrankungen mittels tiefer Hirnstimulation. Nagel arbeitet insbesondere auch daran, die Methode bei Pflanzen anzuwenden.

Weitere Arbeiten Nagels befassen sich mit dem Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR), einem Protein, das an der Pathogenese der Mukoviszidose beteiligt ist.

Gentechnik und Lichtempfindlichkeit

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Optogenetik beruht auf einem einfachen Konzept: Ein Protein, das geeignete Zellen heterolog dem genetischen Code entsprechend herstellen, wird durch Licht aktiviert. So kann jenes Protein zelluläre Prozesse an- oder ausschalten. Die Optogenetik erwies sich in Neurowissenschaft und allgemeiner Zoologie als sehr erfolgreich. Doch in der Botanik ist ihre Anwendung schwierig, weil Pflanzen zum Wachsen Licht brauchen. Für optogenetische Anwendungen mussten zuerst Spektralfarben bestimmt werden, die zwar Wachstum erlauben, aber optogenetisch neutral sind. Danach war eine Wellenlänge zu finden, die das heterologe Protein aktiviert.

Lange suchte man, wie die Aktivierung optogenetischer Werkzeuge in Pflanzen unter normalen Beleuchtungszyklen (weißes Licht / Dunkelheit) zu unterbinden sei. Die Lösung bestand in der Kopplung zweier Lichtschalter. Die Genexpression für einen Schalter, der Rot als AN und Blau als AUS versteht, wurde zu einem optogenetischen System erweitert, das bei Sonnenlicht ausschaltet und durch monochromatisches Rot aktiviert wird. Ein solcher doppelter Lichtschalter namens „PULSE“ wirkt in ganzen Pflanzen (PULSE: Plant-Usable Light-Switch Element).

Damit Rhodopsine als lichtschaltende Moleküle funktionieren, brauchen sie als Kofaktor Retinal, das seinerseits aus Vitamin A entsteht. Doch Landpflanzen enthalten kein eigenes Retinal und folglich auch kein Rhodopsin, welches optogenetische Vorhaben ermöglichen würde. Das Problem ließ sich mit Hilfe der Chloroplasten lösen. Diese pflanzlichen Zellorganellen sind voll mit ß-Carotin. Das Farbmolekül wird gespalten, wenn man das Enzym Dioxygenase in die Chloroplasten einführt. Mit dieser Methode erreichte die Forschergruppe genügend Retinal, um die Versuchspflanzen mit Rhodopsin auszustatten. So erhielten die Zellmembranen von Tabakpflanzen Kanalrhodopsin, dessen Pore für Anionen durchlässig ist und nichtinvasive Experimente ermöglicht. Erfolgreich wurden der Verlust an Zellflüssigkeit, das Schließen der Stomata und das Wachsen des Pollenschlauches verfolgt.[6]

Auszeichnungen (Auswahl)

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Literatur

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  • Christina Beck: Vom roten Auge der grünen Alge. In: MaxPlanckForschung. 4/2002, S. 52–55 (online, PDF; Artikel über Arbeiten zum Channelrhodopsin).
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Einzelnachweise

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  1. ↑ Uni-Intern, Ausgabe 05 vom 9. Februar 2010: Biozentrum: Lichtblick für die Forschung. In: biozentrum.uni-wuerzburg.de. 9. Februar 2010, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 5. Februar 2016; abgerufen am 5. Februar 2016.
  2. 1 2 Georg Nagel (Memento vom 1. Oktober 2020 im Internet Archive) bei der Grete Lundbeck European Brain Research Foundation (thebrainprize.org); abgerufen am 7. September 2019.
  3. ↑ Oberschwaben jubelt mit Medizin-Nobelpreisträger, Schwäbische Zeitung, 6. Oktober 2026
  4. ↑ Nobelpreis für den Würzburger Professor Georg Nagel. Abgerufen am 6. Oktober 2026 (deutsch).
  5. ↑ A Nobel Prize with a Neapolitan Heart, Il Mattino, 6. Oktober 2026
  6. ↑ Kai R. Konrad, Shiqiang Gao, Matias D. Zurbriggen, Georg Nagel: Optogenetic methods in plant biology. In: Annual Review of Plant Biology. Jahrgang 74, 2023, S. 313–339. ← Zusammenfassung: S. 331 f. PDF.
  7. ↑ Ninth Annual Wiley Prize in Biomedical Sciences Awarded to Dr. Peter Hegemann, Dr. Georg Nagel, and Dr. Ernst Bamberg bei wiley.com; abgerufen am 26. April 2011
  8. ↑ Preisträger bei der Karl Heinz Beckurts-Stiftung (beckurts-stiftung.de); abgerufen am 3. Februar 2016.
  9. ↑ Fondation Louis-Jeantet - The Winners of the Louis-Jeantet Prize for Medicine. In: jeantet.ch. Abgerufen am 3. Februar 2016 (englisch).
  10. ↑ Röntgen-Medaille - Universitätsarchiv. Abgerufen am 5. Oktober 2026.
Personendaten
NAME Nagel, Georg
KURZBESCHREIBUNG deutscher Biophysiker
GEBURTSDATUM 24. August 1953
GEBURTSORT Weingarten
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