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Wirkungsweise von Arzneistoffen Medikamente in Aktion beobachtet

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Einem internationalen Wissenschaftlerteam, dem Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), der Stanford University (USA) und des Trinity College (Irland) angehören, ist es gelungen, einen Arzneistoff in Aktion zu beobachten und damit dessen Wirkungsweise besser zu verstehen.

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Struktur des beta2-Adrenorezeptors im Komplex mit dem Aktivator FAUC50.
Struktur des beta2-Adrenorezeptors im Komplex mit dem Aktivator FAUC50.
( Bild: Peter Gmeiner )

Erlangen, Nürnberg – „Dies ist ein wichtiger Schritt, um in Zukunft noch schneller besonders wirksame Medikamente zu entwickeln“, sagt der an der Entdeckung beteiligte Professor Dr. Peter Gmeiner, Pharmazeutischer Chemiker der FAU.

Etwa 30 Prozent der verschriebenen Arzneimittel wirken auf molekularer Ebene durch Interaktion mit speziellen Rezeptoren, den „GPCRs“ (G-Protein gekoppelte Rezeptoren). Das sind Angriffspunkte, an denen die Arzneistoffmoleküle andocken können, um diese zu aktivieren oder zu blockieren. Dabei gilt das Schlüssel-Schloss-Prinzip: Nur ein genau passender Arzneistoff (der Schlüssel) kann an einem bestimmten Rezeptor (dem Schloss) ankoppeln. Dadurch werden Signale in das Zellinnere weitergeleitet, die die Wirkung des Medikaments herbeiführen.

Röntgen-Kristallstrukturanalyse ermöglicht Beobachtung

Das Forscherteam konnte nun zum weltweit ersten Mal dabei zusehen, wie ein aktivierender Arzneistoff mit einem solchen Rezeptor in Wechselwirkung tritt. „Leider ist die Anziehungskraft zwischen Arzneistoff und Rezeptor recht schwach, der Prozess ist nur schwer zu beobachten. Deshalb haben wir die Bindung mit einer chemischen Brücke aus Schwefelatomen verstärkt“, sagt Professor Gmeiner. Mit Hilfe dieser Technologie gelang es den Wissenschaftlern, die Architektur des Wirkstoff-Rezeptor-Komplexes mit Hilfe einer Röntgen-Kristallstrukturanalyse genau zu beobachten und zu verstehen.

Bei ihren Untersuchungen konzentrierten sich die Wissenschaftler auf so genannte beta-Adrenorezeptoren, die auf Asthma- und Herz-Kreislauf-Medikamente reagieren. Bisher sind rund 800 verschiedene GPCRs bekannt. „Wir gehen davon aus, dass sich unsere Technologie und die gewonnenen Erkenntnisse auf andere Wirkstoffgruppen und die zugehörigen Rezeptoren übertragen lassen“, sagt Peter Gmeiner.

Originalpublikation: Daniel M. Rosenbaum, Cheng Zhang, Joseph A. Lyons, Ralph Holl, David Aragao, Daniel H. Arlow, Søren G. F. Rasmussen, Hee-Jung Choi, Brian T. DeVree, Roger K. Sunahara, Pil Seok Chae, Samuel H. Gellman, Ron O. Dror, David E. Shaw, William I. Weis, Martin Caffrey, Peter Gmeiner & Brian K. Kobilka: Structure and function of an irreversible agonist-β2 adrenoceptor complex; Nature, Volume: 469, Pages: 236–240, Date published: (13 January 2011), DOI: doi:10.1038/nature09665, Published online: 12 January 2011

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