Peter Hegemann

Peter Hegemann voksede op i Aachen i en familie med mange læger. Han var ikke meget for de klassiske humanistiske fag i gymnasiet, men til gengæld begejstret for matematik og naturvidenskab.

Han begyndte at læse kemi ved universitetet i Münster og dernæst biokemi ved Ludwig Maximillian Universität i München, hvor han blev kandidat i 1980. Han opnåede ph.d.-graden i biokemi ved Max Planck-Instituttet i biokemi sammesteds i 1984, og i 1986 blev han postdoc ved Syracuse University i New York. I 1988 kom han retur til Max Planck og blev leder af sin egen forskergruppe.

I 1993 blev Hegemann professor i biokemi ved universitetet i Regensburg, og i 2004 flyttede han til Berlin, hvor han blev professor i biofysik ved Humboldt Universität. I 2015 fik han tildelt en Hertie Senior Research Chair, der er et æresstipendium og professorat til førende forskere i neurovidenskab, som er over 60 år gamle.

Hegemanns forskning i lysstyret iontransport begyndte i løbet af hans ph.d.-uddannelse. Her undersøgte han strukturen i ​​halo-rhodopsin, der er en aktiv iontransportør, og desuden dets funktion. Halo-rhodopsin findes i en type arkæer, meget primitive præ-bakterier uden cellekerne, som bruger lysenergi til at flytte klorid-ioner mod koncentrationsgradienter. Han benævnte sit proteinfund Halobacterium salinarum.

Peter Hegemann opdagede, at gult lys aktiverer halo-rhodopsin. Når halo-rhodopsin udtrykkes i nerveceller og aktiveres af lys, medfører indstrømningen af klorid-ioner, at nervecellens elektriske potentiale bliver mere negativt. Det forhindrer dannelsen af ​​aktionspotentialer og inaktiverer herved nervecellerne.

En artikel fra 1984 af Kenneth W. Foster (født 1941) fra Syracuse University antydede, at rhodopsiner også fungerede som lysdetektorer i grønalger, og Peter Hegemann blev derfor postdoc hos Foster for at forfølge ideen.

Da Hegemann vendte tilbage til Tyskland på Max Planck, fortsatte han med at karakterisere det lysfølsomme protein. I arbejdet med en anden grønalge opdagede han en hurtig elektrisk respons via ionbevægelser gennem en ionkanal som svar på lysstimulering. Det førte til, at han fremsatte den teori, at ionkanalen og det lysregistrerende rhodopsin udgjorde ét samlet proteinkompleks.

I 2002 identificerede Hegemann – i samarbejde med Georg Nagel og Ernst Bamberg (født 1940) – genet for dette rhodopsin-protein, og de gav det navnet kanal-rhodopsin-1.

De klonede generne fra grønalgen og udtrykte dem i ægceller fra afrikanske frøer. Ved stimulering med blåt lys kunne der måles en elektrisk strøm i ægcellerne. Når kanal-rhodopsiner udtrykkes i nerveceller og stimuleres, åbnes ionkanalen, så positivt ladede calcium- og natriumioner kan trænge ind i nervecellerne. Det skaber et mere positivt elektrisk potentiale inde i nervecellerne og aktiverer dem. Det er den modsatte effekt af aktivering via halo-rhodopsin.

Feltet optogenetik tog fart på baggrund af opdagelserne. I 2005 rapporterede Hegemann om kanal-rhodopsin i kyllingefostre, hvis bevægelser kunne styres ved hjælp af lysstimulering.

Samme år udførte han et studie sammen med Karl Deisseroth, Georg Nagel og andre, der viste, at lys kunne udløse aktionspotentialer i dyrkede neuroner, der udtrykte kanal-rhodopsin.

Hegemann fortsatte samarbejdet med Deisseroth, og de videreudviklede optogenetikken og skabte rhodopsin-varianter, der kunne reagere hurtigere og mere præcist. Deisseroth udviklede optogenetikken fra grundforskning hen mod at kunne anvende forskningen til behandling af patienter gennem afdækning af hjernens funktion ved sundhed og sygdom.

Peter Hegemann har ud over Nobelprisen modtaget en lang række ærespriser og hædersbevisninger.

• optogenetik
• Nobelprisen
• modtagere af Nobelprisen i fysiologi/medicin