G-Proteine: Auf der Suche nach der verlorenen Zeit

Darüber berichten sie im „Journal of Biological Chemistry“.

Den Herzschlag steigern, den Blutdruck erhöhen – bevor ein Hormon diese Wirkungen ausüben kann, läuft auf der Ebene der Moleküle ein ausgeklügelter Prozess ab: Das Hormon dockt zunächst an so genannte Rezeptoren an, die sich auf der Außenseite der Zellen befinden. Durch diesen Vorgang werden auf der Innenseite der Zelle spezielle G-Proteine aktiviert, die dann ihrerseits Effekte in der Zelle auslösen.

Bislang war der genaue zeitliche Ablauf dieser Prozesse unklar. Doch dem Team von Peter Hein und Arbeitsgruppenleiter Moritz Bünemann am Lehrstuhl für Pharmakologie der Uni Würzburg ist hier ein Durchbruch gelungen: Mit mikroskopischen Methoden, die sie selbst entwickelt haben, können die Forscher die fraglichen Vorgänge direkt an lebenden Zellen beobachten.

Bei ihren Experimenten stellte sich heraus: Der erste Schritt der Hormon- bzw. Arzneimittelwirkung geht sehr schnell. Es braucht nur 50 tausendstel Sekunden, um den Rezeptor zu aktivieren und ihn die Verbindung zu den G-Proteinen aufnehmen zu lassen. Doch die G-Proteine selbst nehmen sich dann wesentlich mehr Zeit. Es dauert eine halbe Sekunde, bis sie aktiv werden – wobei auch das noch ein durchaus schneller Vorgang ist.

„Über 50 Prozent der in Deutschland verschriebenen Medikamente greifen an Rezeptoren an, die mit G-Proteinen in Wechselwirkung treten“, sagt Peter Hein. Dazu gehören zum Beispiel Beta-Blocker, die etwa gegen Bluthochdruck eingesetzt werden, oder Adrenalin-ähnliche Substanzen, die akute Asthmaanfälle beenden oder auch zur Wehenhemmung eingesetzt werden.

Aus diesem Grund interessieren sich die Würzburger Forscher für die Vorgänge, die an diesen Rezeptoren ablaufen. Je besser man darüber Bescheid weiß, umso größer sind die Chancen, dieses Wissen in der Zukunft für die Entwicklung von Medikamenten zu nutzen, die noch zielgerichteter wirken und weniger Nebenwirkungen haben.

Weitere Informationen: Dr. Moritz Bünemann, T (0931) 201-48854, E-Mail: m-buenemann@toxi.uni-wuerzburg.de

Peter Hein, Francesca Rochais, Carsten Hoffmann, Sandra Dorsch, Viacheslav O. Nikolaev, Stefan Engelhardt, Catherine H. Berlot, Martin J. Lohse und Moritz Bünemann: „GS Activation Is Time-limiting in Initiating Receptor-mediated Signaling“, J. Biol. Chem., Nov 2006; 281: Seiten 33345 – 33351; doi:10.1074/jbc.M606713200