Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gewundene Wege durch die Zellmembran

31.10.2011
Damit Medikamente wirken können, müssen sie in der Regel ins Zellinnere gelangen. Den Weg durch die Zellwand hindurch legen sie dabei häufig mit Hilfe bestimmter Transportermoleküle zurück. Über einen dieser Transporter haben Wissenschaftler der Universität Würzburg jetzt Neues herausgefunden. Ihre Erkenntnisse könnten für die Entwicklung neuer Medikamente von Bedeutung sein.

Sein Name ist OCT1 – oder ausgeschrieben: organischer Kationentransporter 1. Seine Aufgabe: Organische Kationen, also organische Verbindungen, die positiv geladen sind, in Zellen hinein und wieder hinaus zu schleusen.

Solche Kationen kann der Körper selbst bilden. Dopamin, Serotonin, Noradrenalin oder Histamin sind einige Beispiele dafür. Sie können aber auch von außen zugeführt werden, um beispielsweise in der Gestalt von Metformin in der Leber die Zuckerkrankheit Diabetes mellitus zu bekämpfen.

Der organische Kationentransporter 1

OCT1 ist ein wichtiger Arzneimitteltransporter, der bereits 1994 in der Arbeitsgruppe des Würzburger Anatomieprofessors Hermann Koepsell entdeckt wurde. Wie im Prinzip alle Mitglieder der Familie der organischen Kationentransporter, ist er in großer Zahl in Leber und Niere zu finden, wo er an der Ausscheidung von Stoffwechselprodukten beteiligt ist. Obwohl seit seiner Entdeckung 17 Jahre vergangen sind, stellt das Molekül die Wissenschaft heute noch vor viele Rätsel. So ist nicht auf molekularer Ebene aufgeklärt, wie OCT1 funktioniert und wie der Transporter in die Zellmembran eingebaut wird. Ein wichtiges Detail konnte Koepsell jetzt gemeinsam mit Forschern aus Frankfurt, Freiburg und Wien klären. Die Fachzeitschrift The Journal of Biological Chemistry berichtet darüber in ihrer aktuellen Ausgabe.

„Viele Transporter in der Plasmamembran bilden Dimere oder Oligomere – zwei oder mehrere Transporter bilden also größere Proteinkomplexe“, erklärt Koepsell. Ob diese Aneinanderlagerung Auswirkungen auf ihre Funktion hat, war lange unklar. Jetzt hat sich das Team um Koepsell der, wie er sagt „methodischen Herausforderung“ angenommen.

Um das Ergebnis verstehen zu können, ist ein wenig räumliches Vorstellungsvermögen notwendig: Das OCT1-Molekül windet sich dem heutigen Kenntnisstand nach schlangenähnlich durch die Zellmembran. Mal ragt eine lange Schleife in den Raum außerhalb der Zelle, mal befindet sich eine im Zellinneren. Insgesamt durchdringt das Molekül die Zellwand an vielen hintereinander liegenden Stellen. „Uns hat vor allem die Frage interessiert, ob die Schleifen die Oligomerisierung und die Funktion der Transporter verändern“, sagt Koepsell.

Die Ergebnisse der Untersuchung

In ihren Untersuchungen konnten die Wissenschaftler zeigen, dass die intakte Struktur einer großen extrazellulären Schleife des Transporters für die Oligomerisierung und für den Einbau in die Membranen verantwortlich ist. Die Struktur dieser Schleife ist im lebenden Organismus durch eine Schwefel-Schwefel-Brücke (S-S) stabilisiert. Spaltet man diese Brücke durch Reduktion, so wird die Oligomerisierung von OCT1 aufgehoben (siehe Abbildung). Die Transportfunktion wird nicht durch die Oligomerisierung beinflusst. Allerdings können Mutationen in der großen Schleife, welche die Oligomerisierung nicht beeinflussen, zu Veränderungen des Transportes bestimmter Kationen führen.

Grundlagenforschung ist diese Arbeit in erster Linie: „Die Untersuchungen tragen dazu bei, die Funktionsweise von Arzneimitteltransportern zu verstehen“, sagt Koepsell. Darüber hinaus seien sie aber auch von klinischer Bedeutung, da beim Menschen häufige Mutationen in der großen extrazellulären Schleife von OCT1 zu finden sind, die die Ausscheidung von Arzneimitteln beeinflussen.

Die Arbeit wurde unterstützt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 487 „Regulatorische Membranproteine. Vom Erkennungsmechanismus zur pharmakologischen Zielstruktur“, dessen Sprecher Hermann Koepsell ist.

“The Large Extracellular Loop of Organic Cation Transporter 1 Influences Substrate Affinity and Is Pivotal for Oligomerization” Thorsten Keller, Brigitte Egenberger, Valentin Gorboulev, Frank Bernhard, Zeljko Uzelac, Dmitry Gorbunov, Christophe Wirth, Stefan Koppatz, Volker Dötsch, Carola Hunte, Harald H. Sitte and Hermann Koepsell. Journal of Biological Chemistry, DOI 10.1074/jbc.M111.289330

Kontakt

Prof. Dr. Hermann Koepsell, Lehrstuhl für Anatomie und Zellbiologie I,
T (0931) 31-82700, Hermann@Koepsell.de

Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie