Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Maßgeschneiderte Bausteine des Lebens

05.10.2016

Einbau neuer Atome in das Erbgut hilft in der Krebsforschung

Nukleobasen bilden die Grundbausteine des Erbguts. Wenn man deren Sauerstoffatome durch Schwefel ersetzt und anschließend mit UV-Licht bestrahlt, wirken diese Nukleobasen als  Photochemotherapeutikum. Durch die Kombination von experimentellen und theoretischen Untersuchungen ist es den ChemikerInnen um Leticia González von der Universität Wien gelungen, den molekularen Prozess hinter diesem Vorgang zu verstehen.


Thiocytosin kann die Energie von UV-Licht speichern und diese für chemische Reaktionen einsetzen.

Copyright: Sebastian Mai


Die Strukturen von Cytosin und Thiocytosin.

Copyright: Sebastian Mai

Die neu gewonnenen Erkenntnisse können dazu beitragen, neue, noch effizientere Arzneistoffe zu entwickeln. Die Studie erscheint in der aktuellen Ausgabe von "Nature Communications".

Nukleobasen stellen das ABC des Lebens dar, indem sie durch die Abfolge der Bausteine Adenin, Guanin, Cytosin bzw. Thymin den Bauplan für die Proteine und andere Moleküle eines Lebewesens beinhalten. Seit kurzem sind ForscherInnen an chemisch modifizierten Nukleobasen interessiert, da diese bisher unbekannte biologische Funktionen haben können.

So haben modifizierte Nukleobasen, bei denen Sauerstoffatome durch Schwefel ersetzt werden (sogenannte Thiobasen), im Vergleich zu den natürlich vorkommenden Nukleobasen völlig unterschiedliche Eigenschaften bezüglich der Empfindlichkeit gegenüber UV-Licht.

Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin haben aufgrund ihrer chemischen Struktur einen internen Schutzmechanismus gegenüber UV-Strahlen. Sie wandeln UV-Licht in einem ultraschnellen Prozess in Wärmeenergie um. Thiobasen jedoch "speichern" die Energie des eintreffenden UV-Lichts und können dadurch chemische Reaktionen mit ihrer Umgebung eingehen. So finden sich beispielsweise ausgewählte Thiobasen in Immunsuppressiva, welche PatientInnen nach einer Organtransplantation zur Unterdrückung der Immunabstoßung verabreicht bekommen. Betroffene haben aufgrund der größeren Reaktionsfreudigkeit der modifizierten Thiobasen ein deutlich höheres Hautkrebsrisiko.

Die internationale Arbeitsgruppe um die theoretische Chemikerin Leticia González arbeitet schon seit mehreren Jahren an der Aufklärung der Photochemie von Nukleobasen. In ihrer aktuellen Studie haben die ForscherInnen nun erstmals den Mechanismus der Lichtanregung von Thiocytosin im Detail analysiert.

"Wir haben in Echtzeit untersucht, wie sich ein Thiocytosin-Molekül während und nach der Anregung durch UV-Licht verhält. Dank ultrakurzer Laserimpulse konnten wir bereits Aussagen über die Zeitskalen, auf denen diese Reaktionen ablaufen, machen", so González. Um ein detailliertes Bild über die vom Molekül gespeicherte Lichtenergie sowie die Bewegungen des Moleküls zu bekommen, haben die WissenschafterInnen auf theoretische Simulationen zurückgegriffen.

"Unsere Berechnungen, die unter anderem am Vienna Scientific Cluster durchgeführt wurden, zeigen, dass Thiocytosin nach der Anregung durch UV-Licht extrem schnell in einen sogenannten Triplett-Zustand übergeht", berichtet González. Dabei treten nicht alle Elektronen des Moleküls paarweise auf, wie es normalerweise der Fall ist, sondern zwei Elektronen bewegen sich ungepaart unabhängig voneinander im Molekül. Die durch das UV-Licht gespeicherte Energie überdauert einen so langen Zeitraum, dass das Molekül dabei weitere chemische Reaktionen eingehen kann. "Die bei dieser Untersuchung gewonnenen Erkenntnisse können dazu beitragen, neue Tumortherapeutika zu entwickeln und damit einen wesentlichen Beitrag in der Krebstherapie zu leisten", erklärt die Chemikerin abschließend.

Publikation in "Nature Communications"
The Origin of Efficient Triplet State Population in Sulfur-Substituted Nucleobases
Sebastian Mai, Marvin Pollum, Lara Martínez-Fernández, Nicholas Dunn, Philipp
Marquetand, Inés Corral, Carlos E. Crespo-Hernández, and Leticia González
Nature Communications
DOI: 10.1038/ncomms13077

Wissenschaftlicher Kontakt
Univ.-Prof. Dr. Leticia González
Institut für Theoretische Chemie
Universität Wien
1090 Wien, Währinger Straße 17
T +43-1-4277-527 50
M +43-664-602 77-527 50
leticia.gonzalez@univie.ac.at

Rückfragehinweis
Mag. Alexandra Frey
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 33
M +43-664-602 77-175 33
alexandra.frey@univie.ac.at

Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 15 Fakultäten und vier Zentren arbeiten rund 9.700 MitarbeiterInnen, davon 6.800 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit auch die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 92.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit über 180 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. 1365 gegründet, feierte die Alma Mater Rudolphina Vindobonensis im Jahr 2015 ihr 650-jähriges Gründungsjubiläum. http://www.univie.ac.at

Stephan Brodicky | Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Gold-Recycling
13.12.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Biobanken machen sich fit für die Forschung der Zukunft
13.12.2018 | TMF - Technologie- und Methodenplattform für die vernetzte medizinische Forschung e.V. (TMF)

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: An energy-efficient way to stay warm: Sew high-tech heating patches to your clothes

Personal patches could reduce energy waste in buildings, Rutgers-led study says

What if, instead of turning up the thermostat, you could warm up with high-tech, flexible patches sewn into your clothes - while significantly reducing your...

Im Focus: Tödliche Kombination: Medikamenten-Cocktail dreht Krebszellen den Saft ab

Zusammen mit einem Blutdrucksenker hemmt ein häufig verwendetes Diabetes-Medikament gezielt das Krebswachstum – dies haben Forschende am Biozentrum der Universität Basel vor zwei Jahren entdeckt. In einer Folgestudie, die kürzlich in «Cell Reports» veröffentlicht wurde, berichten die Wissenschaftler nun, dass dieser Medikamenten-Cocktail die Energieversorgung von Krebszellen kappt und sie dadurch abtötet.

Das oft verschriebene Diabetes-Medikament Metformin senkt nicht nur den Blutzuckerspiegel, sondern hat auch eine krebshemmende Wirkung. Jedoch ist die gängige...

Im Focus: Lethal combination: Drug cocktail turns off the juice to cancer cells

A widely used diabetes medication combined with an antihypertensive drug specifically inhibits tumor growth – this was discovered by researchers from the University of Basel’s Biozentrum two years ago. In a follow-up study, recently published in “Cell Reports”, the scientists report that this drug cocktail induces cancer cell death by switching off their energy supply.

The widely used anti-diabetes drug metformin not only reduces blood sugar but also has an anti-cancer effect. However, the metformin dose commonly used in the...

Im Focus: New Foldable Drone Flies through Narrow Holes in Rescue Missions

A research team from the University of Zurich has developed a new drone that can retract its propeller arms in flight and make itself small to fit through narrow gaps and holes. This is particularly useful when searching for victims of natural disasters.

Inspecting a damaged building after an earthquake or during a fire is exactly the kind of job that human rescuers would like drones to do for them. A flying...

Im Focus: Neuartige Lasertechnik für chemische Sensoren in Mikrochip-Größe

Von „Frequenzkämmen“ spricht man bei speziellem Laserlicht, das sich optimal für chemische Sensoren eignet. Eine revolutionäre Technik der TU Wien erzeugt dieses Licht nun viel einfacher und robuster als bisher.

Ein gewöhnlicher Laser hat genau eine Farbe. Alle Photonen, die er abstrahlt, haben genau dieselbe Wellenlänge. Es gibt allerdings auch Laser, deren Licht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

Show Time für digitale Medizin-Innovationen

13.12.2018 | Veranstaltungen

ICTM Conference 2019 in Aachen: Digitalisierung als Zukunftstrend für den Turbomaschinenbau

12.12.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Cyber-Schutz für Stromtankstellen

13.12.2018 | Informationstechnologie

Gold-Recycling

13.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Körpereigener Wirkstoff stärkt das Herz

13.12.2018 | Studien Analysen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics