Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

RUB-Forscher entschlüsseln Zusammenspiel von Enkephalinen und Schmerzrezeptoren

09.07.2013
„Schmerz lass nach!“
RUB-Forscher entschlüsseln Zusammenspiel von Enkephalinen und Schmerzrezeptoren
Metallkomplex macht flüchtigen Botenstoff dingfest

„Schmerz lass nach!“ Um dieses Signal zu senden, produziert der menschliche Körper kleine Botenstoffmoleküle, die an bestimmte Rezeptoren andocken. Dieses Zusammenspiel zwischen den Botenstoffen, Enkephaline genannt, und Opioidrezeptoren ist mit herkömmlichen biochemischen Methoden schwer zu untersuchen.


Der Enkephalin-Rezeptor (grau) durchspannt die Zellmembran. In Grün ist die Struktur des freien Enkephalins im Komplex mit dem Rhodiumatom (orange) gezeigt. Grafik: Florian Wieberneit (AG Biomolekulare NMR)

Einem interdisziplinären Team von Biochemikern und Anorganischen Chemikern der Ruhr-Universität Bochum (RUB) gelang es nun, die Struktur eines Enkephalins in Lösung zu bestimmen und erstmals seine Interaktion mit dem Opioidrezeptor im Detail zu verfolgen. Die Analyse liefert präzise neue Ansatzpunkte für die Entwicklung von Medikamenten, die gezielt bestimmte Arten von Schmerz bekämpfen. Die Zeitschrift „Dalton Transactions“ widmet dem Thema die Titelgeschichte.

Rhodium erlaubt Analyse von Enkephalinen in Lösung

Enkephalin ist ein Peptid; es besteht aus Aminosäuren. In Lösung ist es sehr flexibel, sodass Forscher das kleine Molekül nur schwer für Strukturanalysen „zu fassen“ bekommen. Die RUB-Chemiker nutzten einen Trick: In das Enkephalin brachten sie einen Komplex ein, der das Edelmetall Rhodium enthielt und in der Natur nicht vorkommt. Die Struktur des Metall-Peptid-Komplexes untersuchten sie dann mit kernmagnetischer Resonananzspektroskopie, kurz NMR (nuclear magnetic resonance). Mit gebundenem Rhodium ließ sich das Enkephalin wesentlich umfassender beobachten als zuvor. In Computersimulationen berechneten die Forscher dann, wie sich die mit NMR bestimmte Struktur des Enkephalins optimal in die bekannte dreidimensionale Struktur des Rezeptors einpassen lässt.

Rund 40 Jahre nach der Entdeckung

Die Enkephaline wurden als erste Neuropeptide überhaupt bereits in den 70er-Jahren entdeckt und intensiv erforscht. Die zugehörigen Opioidrezeptoren, die zur Klasse der sogenannten G-Protein-gekoppelten Rezeptoren gehören, entzogen sich jedoch jahrzehntelang der Strukturanalyse. Erst im vergangenen Jahr wurden einige ihrer Strukturen aufgeklärt, und der Chemie-Nobelpreis 2012 für die Erforschung der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren brachte neuen Schwung in das Arbeitsgebiet. „Jetzt plötzlich – etwa 40 Jahre nach der Entdeckung der Enkephaline – können wir auf atomarer Ebene verstehen, wie diese Botenstoffe an ihre Rezeptoren binden“, sagt Prof. Dr. Nils Metzler-Nolte, der die RUB-Arbeitsgruppe Medizinische Anorganische Chemie leitet. „Unsere Arbeit zeigt, wie der gezielte Einsatz von in der Natur nicht vorkommenden Metallkomplexen durchaus einen Beitrag liefern kann, seit langem offene Fragen in der Medizin zu klären“, ergänzt Prof. Dr. Raphael Stoll von der AG Biomolekulare Spektroskopie.

Förderung und Vorarbeiten

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (FOR 630 und SFB 642) und die RUB Research School unterstützten die vorliegenden Arbeiten. Sie bauen auf der früheren Zusammenarbeit der Arbeitsgruppen um Nils-Metzler Nolte und Raphael Stoll mit Prof. Dr. Richard H. Fish vom Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornien auf. Im vergangenen Jahr zeigte das Team erstmals, wie Metallkomplexe bei Strukturuntersuchungen helfen können.

Titelaufnahme

F. Wieberneit, A. Korste, B. Albada, N. Metzler-Nolte, R. Stoll (2013): Structural and biological implications of the binding of Leu-enkephalin and its metal derivatives to opioid receptors, Dalton Transactions, DOI: 10.1039/C3DT50635E

Weitere Informationen

Prof. Dr. Nils Metzler-Nolte, Anorganische Chemie I, Fakultät für Chemie und Biochemie der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-24153, E-Mail: nils.metzler-nolte@rub.de

Prof. Dr. Raphael Stoll, AG Biomolekulare Spektroskopie, Fakultät für Chemie und Biochemie der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Germany, Tel. 0234/32-25466, E-Mail: raphael.stoll@rub.de

Angeklickt

Frühere Presseinformation zu Metall-Peptid-Komplexen
http://aktuell.ruhr-uni-bochum.de/pm2012/pm00237.html.de
Cover-Bild
http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2013/dt/c3dt90091f?page=search
Redaktion: Dr. Julia Weiler

Jens Wylkop | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress
23.02.2018 | Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

nachricht Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für molekulare Genetik

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: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics