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 Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

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: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie