Reaktionsmechanismus der PUVA-Lichttherapie von Hauterkrankungen aufgeklärt

Reaktionsschritte bei Bindung eines Psoralen-Moleküls an DNA. Am Ende bindet das Psoralen über einen Cyclobutan-Ring fest an die DNA. So geschädigt, löst die Zelle den programmierten Zelltod aus. ACS / Janina Diekmann

Der Begriff „PUVA“ steht für „Psoralen“ und „UV-A-Strahlung“. Die Psoralene sind pflanzliche Naturstoffe, die aus Doldenblütlern, wie zum Beispiel dem Riesenbärenklau, gewonnen werden können.

Mit psoralenhaltigen Pflanzenextrakten wurden bereits im alten Ägypten Hauterkrankungen behandelt. Die moderne medizinische Nutzung begann in der 1950er Jahren.

Von da an wurden sie für die lichtabhängige Therapie von Hauterkrankungen wie Schuppenflechte und Weißfleckenkrankheit eingesetzt. In den 1970er Jahren begann man, die PUVA-Therapie auch für die Behandlung des kutanen T-Zell-Lymphoms, einem Hautkrebs, zu nutzen.

Hinsichtlich des Wirkmechanismus wusste man bereits, dass sich die Psoralene zwischen die Bausteine des Erbmoleküls DNA schieben. Werden sie mit UV-Licht bestrahlt, binden sie das Thymin – eine bestimmte Base der DNA –, und schädigen dadurch das Erbmolekül irreversibel. Dies wiederum löst den programmierten Zelltod aus, wodurch die erkrankte Zelle schließlich zerstört wird.

Forscherinnen und Forscher um Prof. Dr. Peter Gilch vom HHU-Institut für Physikalische Chemie haben nun mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Wolfgang Zinth von der LMU München den genauen Mechanismus dieser Anbindungsreaktion analysiert. Sie setzten dazu die zeitaufgelöste Laserspektroskopie ein.

Sie stellten fest, dass – nachdem das Psoralen-Molekül UV-Licht absorbiert hat – die Kopplung in zwei Schritten erfolgt: Zunächst bildet es eine Einfachbindung mit der DNA-Base Thymin aus. Als zweites entsteht eine weitere Einfachbindung, so dass letztlich ein stabiler Vierring – ein Cyclobutan-Ring – das Psoralen mit der DNA verbindet.

Die Düsseldorfer und Münchner Forscher konnten weiterhin zeigen, dass der erste Schritt innerhalb einer Mikrosekunde abläuft, der zweite rund 50 Mikrosekunden benötigt. Sie verglichen diesen Prozess mit der Schädigung der „nackten“ DNA durch UV-Licht. Auch hierbei bilden sich häufig Cyclobutan-Ringe, wobei der Vorgang noch erheblich schneller abläuft als derjenige unter Beisein der Psoralene.

Prof. Gilch nennt den Hintergrund der Forschung: „Wenn wir verstehen, wie die Reaktionen im Einzelnen ablaufen, können wir gezielt die Psoralene chemisch so verändern, dass die PUVA-Therapie noch effektiver wird.“ Solche leistungsfähigeren Psoralenmoleküle will er zusammen mit seinem Chemikerkollegen Prof. Dr. Thomas Müller im Rahmen eines DFG-Projekts an der HHU entwickeln.

Janina Diekmann, Julia Gontcharov, Sascha Fröbel, Christian Torres Ziegenbein, Wolfgang Zinth, Peter Gilch, The Photoaddition of a Psoralen to DNA proceeds via the Triplet State, Journal of the American Chemical Society, 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b06521

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b06521

Media Contact

Dr.rer.nat. Arne Claussen idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Informationen:

http://www.hhu.de/

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreib Kommentar

Neueste Beiträge

Lüftung leicht gemacht

Eine einfache Anlage entfernt 90 Prozent potenziell Corona-haltiger Aerosole aus der Raumluft Die Luft in Klassenzimmern und anderen Räumen von infektiösen Aerosolen zu befreien, wird künftig deutlich einfacher. Forschende des…

Krebsforscher trainieren weiße Blutkörperchen für Attacken gegen Tumorzellen

Wissenschaftler am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC) und der Hochschulmedizin Dresden konnten gemeinsam mit einem internationalen Forscherteam erstmals zeigen, dass sich bestimmte weiße Blutkörperchen – so genannte Neutrophile Granulozyten…

CAPTN Future Zukunftscluster reicht Vollantrag ein

Autonomer öffentlicher Nahverkehr könnte in Kiel Realität werden Im Februar dieses Jahres gab das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die Finalisten im Wettbewerb um die Innovationsnetzwerke der Zukunft bekannt….

By continuing to use the site, you agree to the use of cookies. more information

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close