Kurt Wüthrich: Forschungsgebiete/Ausgewählte Publikationen

Schon während der Doktorarbeit an der Universität Basel beschäftigte sich Kurt Wüthrich mit magnetischer Resonanzspektroskopie, nämlich der Elektronenspinresonanz (ESR). Ab 1965 hat er dann an der University of California in Berkeley auch die Kernspinresonanzspektroskopie (NMR, "nuclear magnetic resonance") für seine Projekte eingesetzt. Die ersten Forschungsarbeiten führte er auf dem Gebiet der anorganischen Chemie durch, mit Untersuchungen über Struktur und Dynamik von Metallverbindungen in Lösung. Während einer Anstellung bei den Bell Telephone Laboratories in Murray Hill im Staat New Jersey begann er 1967 mit NMR-Studien an Proteinen, die er ab 1969 an der ETH Zürich weiterführte. Im Laufe der folgenden fünfzehn Jahre führten seine Arbeiten zu einer Methode, mit der die dreidimensionale Struktur von grossen biologischen Molekülen, insbesondere von Proteinen und Nukleinsäuren, im natürlichen Lösungsmilieu mittels NMR-Spektroskopie ermittelt werden kann (1,2). Dabei spielte die in Zusammenarbeit mit dem ebenfalls an der ETH Zürich tätigen Professor Richard R. Ernst verfolgte Entwicklung der mehrdimensionalen NMR-Spektroskopie eine wichtige Rolle (3). Heute sind weltweit bereits etwa 10‘000 Strukturen von Proteinen und Nukleinsäuren in Lösung mit der NMR-Methode ermittelt worden. Die im Wüthrich-Laboratorium ermittelten Proteinstrukturen umfassen die in Zusammenarbeit mit Professor Walter Gehring vom Biozentrum der Universität Basel bearbeitete Homeodomäne, welche für die Regulation der Genexpression in höheren Lebewesen eine entscheidende Rolle spielt. Die Strukturermittlung des Immunosuppressivums Cyclosporin A und dessen Rezeptors Cyclophilin A war für die biomedizinische Forschung von besonderem Interesse, da sie ein vertieftes Verständnis der Abstoßung von fremdem Gewebe nach Organtransplantationen in der Humanmedizin ergab. Die in Zusammenarbeit mit Professor Rudi Glockshuber von der ETH Zürich ermittelte Struktur des Prionproteins ergab neue Einblicke in die Entstehung des Rinderwahnsinns und der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit beim Menschen. NMR-Studien erlaubten auch grundlegend neue Einblicke in die Plastizität und Solvatation von Proteinen (4−7). Von 1997–2000 wurde die NMR-Methode TROSY (transverse relaxation-optimized spectroscopy) für Studien von sehr grossen Strukturen entwickelt (8), was heute die Bearbeitung eines breiten Spektrums von neuen biologischen und biomedizinischen Fragestellungen ermöglicht (9, 10). Die Forschungsgruppe von Kurt Wüthrich am Scripps Research Institute in Kalifornien ist seit 2001 vor allem im neuen Forschungsbereich "strukturelle Genomik" tätig (11, 12).

Ausgewählte Publikationen

1. Wüthrich, K., Wider, G., Wagner, G. and Braun, W. (1982) J. Mol. Biol. 155, 311–319.
Sequential resonance assignments as a basis for determination of spatial protein structures by high resolution proton nuclear magnetic resonance.

2. Williamson, M.P., Havel, T.F. and Wüthrich, K. (1985) J. Mol. Biol. 182, 295–315.
Solution conformation of proteinase inhibitor IIA from bull seminal plasma by 1H nuclear magnetic resonance and distance geometry.

3. Anil-Kumar, Ernst, R.R. and Wüthrich, K. (1980) Biochem. Biophys. Res. Comm. 95, 1–6.
A two-dimensional nuclear Overhauser enhancement (2D NOE) experiment for the eclucidation of complete proton–proteon cross-relaxation networks in biological macromolecules.

4. Wüthrich, K. and Wagner, G. (1975) FEBS Lett. 50, 265–268.
NMR investigations of the dynamics of the aromatic amino acid residues in the basic pancreatic trypsin inhibitor.

5. Otting, G., Liepinsh, E. and Wüthrich, K. (1991) Science 254, 974–980.
Protein hydration in aqueous solution.

6. Billeter, M., Güntert, P., Luginbühl, P. and Wüthrich, K. (1996) Cell 85, 1057–1065. Hydration and DNA recognition by homeodomains.

7. Damberger, F.F., Christen, B., Pérez, D.R., Hornemann, S. and Wüthrich, K. (2011) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 108, 17308–17313.
Cellular prion protein conformation and function.

8. Pervushin, K., Riek, R., Wider, G. and Wüthrich, K. (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. 94, 12366–12371.
Attenuated T2 relaxation by mutual cancellation of dipole–dipole coupling and chemical shift anisotropy indicates an avenue to NMR structures of very large biological macromolecules in solution.

9. Fernández, C., Hilty, C., Wider, G. and Wüthrich, K. (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 13533–13537.
Lipid–protein interactions in DHPC micelles containing the integral membrane protein OmpX investigated by NMR spectroscopy.

10. Fiaux, J., Bertelsen, E., Horwich, A. and Wüthrich, K. (2002) Nature 418, 207–211.
NMR analysis of a 900K GroEL–GroES complex.

11. Serrano, P., Johnson, M.A., Chatterjee, A., Neuman, B.W., Joseph, J.S., Buchmeier, M.J., Kuhn, P. and Wüthrich, K. (2009) J. Virol. 83, 12998–13008.
Nuclear magnetic resonance structure of the nucleic acid-binding domain of severe acute respiratory syndrome coronavirus nonstructural protein 3.

12. Jaudzems, K., Geralt, M., Serrano, P., Mohanty, B., Horst, R., Pedrini, B., Elsliger, M-A., Wilson, I.A. and Wüthrich, K. (2010) Acta Cryst. F 66, 1367–1380.
NMR structure of the protein NP_247299.1: comparison with the crystal structure.