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 Treibjagd in der Petrischale
24.11.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Dinner in the Dark – ein delikates Wechselspiel der Mikroorganismen
24.11.2017 | Universität Wien

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: Metamaterial mit Dreheffekt

Mit 3D-Druckern für den Mikrobereich ist es Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gelungen ein Metamaterial aus würfelförmigen Bausteinen zu schaffen, das auf Druckkräfte mit einer Rotation antwortet. Üblicherweise gelingt dies nur mit Hilfe einer Übersetzung wie zum Beispiel einer Kurbelwelle. Das ausgeklügelte Design aus Streben und Ringstrukturen, sowie die zu Grunde liegende Mathematik stellen die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Science vor.

„Übt man Kraft von oben auf einen Materialblock aus, dann deformiert sich dieser in unterschiedlicher Weise. Er kann sich ausbuchten, zusammenstauchen oder...

Im Focus: Proton-Rekord: Magnetisches Moment mit höchster Genauigkeit gemessen

Hochpräzise Messung des g-Faktors elf Mal genauer als bisher – Ergebnisse zeigen große Übereinstimmung zwischen Protonen und Antiprotonen

Das magnetische Moment eines einzelnen Protons ist unvorstellbar klein, aber es kann dennoch gemessen werden. Vor über zehn Jahren wurde für diese Messung der...

Im Focus: New proton record: Researchers measure magnetic moment with greatest possible precision

High-precision measurement of the g-factor eleven times more precise than before / Results indicate a strong similarity between protons and antiprotons

The magnetic moment of an individual proton is inconceivably small, but can still be quantified. The basis for undertaking this measurement was laid over ten...

Im Focus: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungen

Forschungsschwerpunkt „Smarte Systeme für Mensch und Maschine“ gegründet

24.11.2017 | Veranstaltungen

Schonender Hüftgelenkersatz bei jungen Patienten - Schlüssellochchirurgie und weniger Abrieb

24.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Maschinen über die eigene Handfläche steuern: Nachwuchspreis für Medieninformatik-Student

24.11.2017 | Förderungen Preise

Treibjagd in der Petrischale

24.11.2017 | Biowissenschaften Chemie