Anzeige
The new observations of the Warwick researchers suggest that the real transport rates could be up to a hundred times slower than predicted by the century old "Overton's Rule". This could have major implications for the development and testing of many future drugs.
Overton's rule says that the easier it is for a chemical to dissolve in a lipid (fat) the easier and faster it will be transported into a cell. The Rule was first outlined in the 1890s by Ernst Overton of the University of Zürich. He declared that substances that dissolve in lipids pass more easily into a cell than those that dissolve in water. He then set forth an equation that predicted how fast that diffusion would happen. One of the key parameters in that equation is K which defines the lipophilicity (oil-liking nature) of the chemical. The higher the value of K, the faster the predicted cell permeation rate. For over a century, medicinal chemists have used this relationship to shape their studies and clinical trials.
A team of electrochemists from the University of Warwick used a combination of a confocal microscope and an ultramicroelectrode to study what really happens when a chemical crosses a cell membrane. Advances in technology enabled them to position an ultramicroelectrode incrediblely close to the membrane boundary (roughly 20 microns away; ca. 1/3rd the thickness of a human hair) where it was used to generate a range of acids that should be able to diffuse relatively easily into a cell. These techniques allowed every step of the diffusion process to be directly examined. Previous studies had not been able to observe every step of the process and often required artificial stirring of the solutions.
The results stunned the researchers. While the acids did diffuse across a lipid membrane, they did so at rates that were diametrically opposite to the predictions of the Rule, i.e. the most lipophilic molecules were actually transported slowest. The researchers studied four acids (acetic, butanoic, valeric, and hexanoic) that had increasingly larger "acyl" (or carbon) chains. The longer the carbon chain, the easier the chemical dissolves in lipids and, therefore, according to Overton, the faster they should diffuse across a lipid membrane. In fact, the University of Warwick researchers observed that for these four acids the exact opposite is true: the easier it is for an acid to dissolve in a lipid, the slower it is transported across the membrane.
The research team will now use their technique to examine the diffusion into cells of a range of other chemicals. The lead researcher on the study from the University of Warwick, Professor Patrick Unwin, said:
"This was a surprising and exciting finding. Our direct observations appear to totally undermine a key rule that has withstood the test of time for over a century. We will now make observations with a range of other chemicals, and with other techniques, to further elucidate the molecular basis for our observations. Text books will have to be rewritten to revise a rule that has been relied on for over a century. Advanced techniques, such as the one we have developed, should give much clearer insight into the action of a wide range of drug molecules, which will be of significant interest to drug developers."
Professor Patrick Unwin | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.warwick.ac.uk
Weitere Berichte zu: acid > across > cell membrane > century > Lipid > lipophilicity > Membrane > Microscope > molecular basis > observations > Overton's Rule > Rate > technique > ultramicroelectrode
Mütterliche Antikörper behindern Impfschutz bei jungen Katzen
22.05.2012 | Paul-Ehrlich-Institut - Bundesinstitut für Impfstoffe und biomedizinische Arzneimittel
Der nukleare GAU ist wahrscheinlicher als gedacht
22.05.2012 | Max-Planck-Institut für Chemie
Unter Federführung der Empa erscheint ein neues Standardwerk, das die europäische Forschung an Nanopartikeln vereinheitlichen soll.
Exakte Laborvorschriften zur Herstellung definierter Nanopartikel und zu deren Analytik stellen die Arbeiten auf diesem Gebiet auf eine neue Grundlage und machen sie erstmals vergleichbar. Herausgeber ist Harald Krug, Leiter des Empa-Departements «Materials meet Life».
Das neue Standardwerk soll Schluss machen mit dem «babylonischen Sprachgewirr», das derzeit noch in der Nanoforschung ...
Bei rheumatischen Erkrankungen erlauben moderne bildgebende Verfahren weit mehr als nur die Darstellung der knöchernen Gelenkstrukturen.
Mit funktionellen Untersuchungsmethoden wie der hochauflösenden Einzelphotonen-Emissions-Computertomographie (SPECT) können pathologische Knochenumbauvorgänge bereits sehr früh nachgewiesen werden, mitunter schon zu einem Zeitpunkt, zu dem selbst die MRT-Diagnostik noch unauffällig ist. Eine Studie der Universitätsradiologie Düsseldorf, die jetzt auf dem 93. Deutschen Röntgenkongress vorgestellt wurde.
In der Rheumatologie hat sich in den letzten ...
Wirkmechanismus eines der ältesten Arzneimittel der Menschheit aufgeklärt
Rizinusöl ist vor allem als effektives Abführmittel bekannt, wurde aber auch bereits in der Antike bei Schwangeren zur Förderung der Wehentätigkeit eingesetzt.
Erst jetzt ist es Wissenschaftlern vom Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung gelungen, die entscheidenden Details des Wirkmechanismus zu entschlüsseln. Verantwortlich ist demnach ein Rezeptor mit dem Namen EP3 auf ...
Pünktlich zum morgigen Weltschildkrötentag wird die Artenliste der Panzerträger um zwei Namen reicher.
Wissenschaftler des Senckenberg Forschungsinstitutes in Dresden haben gemeinsam mit einem internationalen Forscherteam zwei neue Arten der afrikanischen Gelenkschildkröte identifiziert. Die zugehörige Studie ist kürzlich im Fachjournal „Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research“ erschienen.
Gelenkschildkröten sind die Bewegungskünstler unter den landlebenden Schildkröten. Aufgrund eines Scharniers im Rückenpanzer können die in Afrika ...
Eine Forschungsgruppe der Universität Ulm hat einen neuartigen molekularen Schalter im Gehirn identifiziert, der eine wichtige Rolle bei der Steuerung der postnatalen Neurogenese im Gyrus dentatus spielt, der Unterregion im Hippocampus, in der lebenslang Nervenzellen aus neuralen Stammzellen gebildet werden.
„Unsere Untersuchungen beschreiben erstmals einen neuen und letztlich unerwarteten Signalweg bei der Regulation der Neurogenese im Hippocampus“, sagt Professor Stefan Britsch, Direktor des Instituts für Molekulare und Zelluläre Anatomie, der die Arbeit dieser Tage gemeinsam mit Dr. Ruth Simon im international renommierten Fachblatt EMBO-Journal veröffentlicht. An dem von der Deutschen ...
Anzeige
Anzeige

Mütterliche Antikörper behindern Impfschutz bei jungen Katzen
22.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
Researchers Improve Fast-Moving Mobile Networks
22.05.2012 | Kommunikation Medien
New microscope uses rainbow of light to image the flow of individual blood cells
22.05.2012 | Medizintechnik
Bericht zum Lachsmanagement: Die BLE auf der NASCO-Jahrestagung
22.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Plagiate und wissenschaftliches Fehlverhalten
22.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Der IdeenPark weckt Begeisterung für Technik
22.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten