Der Deutsche David Schwefel ist seit 2016 Leiter der DFG Emmy-Noether Nachwuchsgruppe „Cullin4-RING-Ubiquitinligasen“ am Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Charité-Universitätsmedizin in Berlin (IMPB). Nach Studium der Biologie an der Universität Konstanz wechselte er in die Arbeitsgruppe von Oliver Daumke ans Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in Berlin-Buch und promovierte 2011 an der Freien Universität Berlin mit einer Arbeit zu Struktur-Funktionsbeziehungen von immun-assoziierten GTPase-Proteinen. Unter anderem finanziert durch ein EMBO-Langzeitstipendium war er knapp 4,5 Jahre als Postdoc im Labor von Ian Taylor am MRC National Institute for Medical Research in London, dem heutigen Francis Crick Institute. Laborjournal sprach mit David Schwefel über Forschung und wissenschaftliche Karriere.
Laborjournal: Warum entschlossen Sie sich Biologie zu studieren?
Schwefel: Dies hatte sich bereits recht früh noch während meiner Schulzeit herausgestellt. Mein Interesse wurde im Biologieunterricht geweckt, und unser damaliger Nachbar, ein Arbeitsgruppenleiter in einem molekularbiologischen Labor, ermöglichte mir, dort mehrere Laborpraktika durchzuführen. Fasziniert hat mich dabei, dass es experimentelle Möglichkeiten gibt, die fundamentalen mikroskopischen Grundlagen des Lebens zu erforschen.
Woran forschen Sie heute? Woran forschen Sie in 10 Jahren?
Schwefel: Meine Mitarbeiter und ich untersuchen die Regulation von Proteinabbau-Mechanismen. In menschlichen Zellen geschieht dies unter anderem durch die Markierung des Zielproteins, welches abgebaut werden soll, mit einem weiteren kleinen Protein namens Ubiquitin. Wir wollen die molekularen Mechanismen klären, die sicherstellen, dass das richtige Protein zur richtigen Zeit ubiquityliert und abgebaut wird. Weiterhin sind wir daran interessiert, wie Viren die Ubiquitylierungs-Maschinerie der Wirtszelle ausnutzen, um unerwünschte antivirale Proteine loszuwerden. Hierbei kann man viel über den Infektionsvorgang und über zelluläre Resistenz-Mechanismen lernen. Meine Vision ist, dass wir in 10 Jahren das gesamte Ubiquitylierungs-System soweit verstehen, dass wir alle zellulären Auswirkungen von Ubiquitylierungs-Vorgängen im Detail verstehen und dass wir das System auch gezielt manipulieren können. Dadurch könnte man, ähnlich wie es Viren durchführen, gezielt bestimmte zelluläre Proteine zerstören oder modifizieren. Dies wäre von großem therapeutischen Interesse, und könnte auch als weiteres Werkzeug für die Grundlagenforschung dienen.
Was war in Ihrer Karriere prägend für die heutige wissenschaftliche Ausrichtung?
Schwefel: Sicherlich die Biochemie- und Zellbiologie-Vorlesungen an der Universität Konstanz. Dort habe ich zum ersten Mal gelernt, dass fast alle zellulären Vorgänge durch Proteine bestimmt werden, insbesondere durch die von ihnen katalysierten enzymatischen Reaktionen, und durch die Interaktion verschiedener Proteine miteinander. Wichtig waren dann natürlich auch die ersten praktischen Erfolge während der Diplomarbeit mit Wolfram Welte und Kay Diederichs. Hier konnte ich mittels kristallographischer Methoden erstmals selbst die chemische Beschaffenheit von Proteinen und ihre Interaktion mit Wirkstoffen untersuchen.
Was waren Ihre Überlegungen nach bestandener Promotion? Machten Sie sich gleich ans Antragschreiben für das EMBO-Fellowship?
Schwefel: Motiviert durch die Ergebnisse und generell durch die gute Zeit, die wir im Labor von Oliver Daumke hatten, wollte ich gerne weiter in der Grundlagenforschung bleiben. Leider muss man anmerken, dass das Jobangebot auch für promovierte Biologen recht überschaubar ist – zumindest, wenn man Forschung betreiben will. Daher hielt ich Ausschau nach passenden Postdoc-Stellen. Wichtig war mir auch, ins Ausland zu gehen, um andere Arbeitsumfelder kennenzulernen. Hier fiel mir die Stelle bei Ian Taylor auf, da sie an der Schnittstelle zwischen Enzymologie, was mich während der Promotion beschäftigt hat, und Virusinfektionen lag. Das erste halbe Jahr war ich durch eine MRC-Hausstelle finanziert und konnte währenddessen die EMBO-Bewerbung formulieren und bereits erste Vorergebnisse erzielen.
Sie erhielten als einer der ersten Forscher das neu etablierte EMBO Advanced Fellowship, das Sie nach Erhalt der DFG-Förderung in einen Labor-Startup-Grant in Höhe von 30.000 Euro umwandelten. Wie wichtig war EMBO für Ihre Karriere?
Schwefel: Sehr wichtig. Die EMBO Long Term Fellowship ist großzügig und unkompliziert verwaltet. Es ermöglicht, sich vollständig auf die Forschungsarbeit zu konzentrieren, was gerade am Anfang der Postdoc-Zeit unheimlich wichtig ist. Die EMBO Advanced-Förderung ist eine passende Ergänzung, da sie einem noch zusätzliche Zeit einräumt, den Schritt in die Unabhängigkeit zu wagen. Dafür sind zwei Jahre etwas knapp. Die Möglichkeit der Umwandlung in einen Startup-Grant ist jetzt insofern sehr wertvoll, da diese Gelder an keinerlei Projekt oder Auflagen gebunden sind. Dies ermöglicht, z.B. zukünftige Projekte anzustoßen. Ich bin sehr dankbar, dass EMBO mich so unterstützt. Ohne diese Förderungen hätte ich sicherlich nicht die jetzige Position erreicht.
Sehen Sie Möglichkeiten, das EMBO-Long-Term oder das Advanced Fellowship weiter zu verbessern?
Schwefel: Eigentlich nicht. Die Möglichkeit der Verlängerung um noch ein weiteres Jahr wäre sicherlich hilfreich oder die Bereitstellung von Sachmitteln. Aber darunter sollte natürlich die Gesamtzahl der Förderungen nicht leiden.
Was brachte Sie von London zurück nach Berlin ans IMBP?
Schwefel: Ich wollte gerne wieder in die deutsche Forschungslandschaft zurückkehren. Bereits aus meiner Promotionszeit wusste ich, dass hier in Berlin eine hohe Dichte an hochqualitativer Forschungsexpertise und Infrastruktur vorliegt. Insbesondere bin ich sehr froh, dass ich an der Charité-Universitätsmedizin mit Christian Spahn einen weltweit angesehenen Experten in der Cryo-Elektronenmikroskopie als Unterstützer gewinnen konnte. Diese Methode ist in den letzten Jahren immer wichtiger für die Proteinstruktur-Analyse geworden, was sich ja auch im letztjährigen Chemie-Nobelpreis ausgedrückt hat. Nun haben wir zusammen am IMPB die Gelegenheit, auch Ubiquitylierungs-Prozesse mit dieser Methode zu erforschen und es sind bereits Synergie-Effekte sichtbar. Außerdem kann ich mich glücklich schätzen, dass ich auch weiterhin Kristallographie betreiben kann, dank der Infrastruktur, die Patrick Scheerer hier am Institut aufgebaut hat.
Was ist Ihr Tipp für Nachwuchswissenschaftler?
Schwefel: Nicht lockerlassen, nicht zu lange mit (unvermeidlichen) Misserfolgen hadern, und jedes Problem, nicht nur experimentell, aus möglichst vielen verschiedenen Richtungen beleuchten.
Die Fragen stellte Ralf Schreck
Im aktuellen Laborjournal (Heft 6-2018) stellt Ralf Schreck die EMBO-Kurz- sowie Langzeitstipendien ausführlich vor.