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Wie Zellen Antibiotika und Zytostatika abwehren

03.11.2014

ABC-Transporter sind in die Zellmembranen eingebettete Proteine, die eine beinahe unbegrenzte Vielfalt toxischer, aber auch lebenswichtiger Substanzen über zelluläre Barrieren schleusen. Sie spielen unter anderem eine Rolle bei der Bildung von Antibiotika-Resistenzen. Die Struktur dieser Transporter im Detail aufzuklären, ist nun einer Forschergruppe der Goethe-Universität gemeinsam mit amerikanischen Kollegen gelungen. Sie berichten darüber in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.

„ABC-Transporter lösen einerseits Erkrankungen wie die Mukoviszidose aus, und sind andererseits dafür verantwortlich, dass das Immunsystem infizierte Zellen oder Krebszellen erkennt“, erklärt Prof. Robert Tampé vom Institut für Biochemie der Goethe-Universität.

Die beträchtliche medizinische, industrielle und ökonomische Bedeutung der ABC-Transporter basiert weiterhin darauf, dass sie Bakterien und andere Krankheitserreger gegen Antibiotika resistent machen. Ebenso können sie Krebszellen helfen, sich gegen Zytostatika zu wehren und entscheiden so über den Erfolg einer Chemotherapie.

Erstmalig ist es der Gruppe von Robert Tampé in Zusammenarbeit mit Kollegen der University of California in San Francisco gelungen, die Struktur eines asymmetrischen ABC-Transportkomplexes mithilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie in hoher Auflösung zu ermitteln.

„Über einen Zeitraum von fünf Jahren sind uns eine Reihe bahnbrechender methodischer Entwicklungen gelungen. Sie haben uns Einblicke ermöglicht, die zuvor nicht vorstellbar waren“, so Tampé.

Wie die Forscher in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Nature berichten, ist es ihnen gelungen, einzelne eingefrorene ABC-Transportkomplexe mit bisher unerreichter Subnanometer-Präzision zu untersuchen. Sie verwendeten dazu eine neu entwickelte Einzelelektronenkamera, neue Bildgebungsverfahren, spezifische Antikörperfragmenten, um die Struktur und Konformation der dynamischen Transportmaschine zu lösen.

„Die Kombination physikalischer, biotechnologischer, biochemischer und strukturbiologischer Methoden hat zu einem Quantensprung in der Strukturaufklärung von makromolekularen Komplexen geführt“, so Tampé. Die Methode ermögliche die gezielte Entwicklung richtungweisender Therapieansätze.

Publikation:
JungMin Kim et al.: Subnanometre-resolution electron cryomicroscopy structure of a heterodimeric ABC exporter, nature 2.11.2014, doi:10.1038/nature13872

Information: Prof. Robert Tampé, Institut für Biochemie, Campus Riedberg, Tel: (069) 798-29475, tampe@em.uni-frankfurt.de; www.biochem.uni-frankfurt.de/

Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 2014 feiert sie ihren 100. Geburtstag. 1914 gegründet mit rein privaten Mitteln von freiheitlich orientierten Frankfurter Bürgerinnen und Bürgern fühlt sie sich als Bürgeruniversität bis heute dem Motto „Wissenschaft für die Gesellschaft“ in Forschung und Lehre verpflichtet. Viele der Frauen und Männer der ersten Stunde waren jüdische Stifter. In den letzten 100 Jahren hat die Goethe-Universität Pionierleistungen erbracht auf den Feldern der Sozial-, Gesellschafts- und Wirtschaftswissenschaften, Chemie, Quantenphysik, Hirnforschung und Arbeitsrecht. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein einzigartiges Maß an Eigenständigkeit. Heute ist sie eine der zehn drittmittelstärksten und drei größten Universitäten Deutschlands mit drei Exzellenzclustern in Medizin, Lebenswissenschaften sowie Geisteswissenschaften.“

Mehr Informationen unter www2.uni-frankfurt.de/gu100

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Dr. Anne Hardy | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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