Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Metall-Peptid-Komplexe: Hormone gezielt modifizieren und als Arzneistoffe einsetzen

06.07.2012
Grundlage für bessere Medikamente
Hormone gezielt modifizieren und als Arzneistoffe einsetzen
Deutsch-amerikanisches Forscherteam erzeugt Metall-Peptid-Komplexe

Forscher der RUB und aus Berkeley haben aus Aminosäuren bestehende Hormone durch Metallkomplexe modifiziert. In der Zeitschrift Journal of the American Chemical Society berichten sie erstmals auch die dreidimensionale Struktur der dabei entstehenden Metall-Peptid-Verbindungen.


Peptid-Metall-Komplex: Mit der NMR-Spektroskopie klärte das Bochumer Forscherteam die dreidimensionale Struktur eines Peptid-Metall-Komplexes auf. Das Metallatom, Rhodium (pink), bindet an die Aminosäure Tyrosin des Peptids, genauer gesagt an den Phenolring – eine Struktur aus sechs Kohlenstoffatomen (grün), einem Sauerstoffatom (rot) und Wasserstoffatomen (nicht gezeigt). Der zweite Kohlenstoffring (grün) über dem Rhodium ist eine Pentamethylcyclopentadienyl-Gruppe. Rhodium ist über eine sogenannte Metallkoordinationsbindung zwischen den beiden Kohlenstoffringen gebunden. Das graue Netz symbolisiert die Moleküloberfläche.
Abbildung: Florian Wieberneit & Raphael Stoll

„Damit legen wir die molekulare Grundlage für die Entwicklung besserer Medikamente“, sagt Prof. Raphael Stoll von der Fakultät für Chemie und Biochemie der Ruhr-Universität. Das Team untersuchte Hormone, die Schmerzwahrnehmung und Tumorwachstum beeinflussen.

Peptidhormone haben viele Funktionen im Körper

Aus Aminosäuren bestehende Hormone, die Peptidhormone, vermitteln im Körper Gefühle wie Schmerz und Hunger, übermitteln aber auch Wachstumssignale. Ein Beispiel ist das für den Zuckerhaushalt wichtige Insulin. Im Zusammenspiel mit speziellen Rezeptoren, den G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, transportieren die Peptidhormone ihre Botschaften in die Zellen. Die Hormone lassen sich gezielt chemisch modifizieren, so dass sich ihre Wirkung ändert, beispielsweise das Schmerzempfinden verringert oder das Tumorwachstum hemmt. Die deutsch-kalifornische Forschergruppe hat nun eine neue Methode gefunden, Peptidhormone zu modifizieren.

Metallkomplexe reagieren mit verschiedenen Peptidhormonen

Erstmals nutzten sie einen Metallkomplex, nämlich eine Rhodiumverbindung, die mit der Aminosäure Tyrosin reagiert. Das Edelmetall Rhodium wird als Katalysator bei der Synthese von hochkomplizierten Arzneistoffen im Forschungslabor ebenso eingesetzt wie in großtechnischen Anlagen. Die Forscher analysierten unter anderem das Peptidhormon Enkephalin, das für das Schmerzempfinden wichtig ist, und Octreotid. Letzteres ist ein synthetischer, als Arzneistoff zugelassener Abkömmling des Wachstumshormons Somatostatin, welcher heute schon in der Tumorbehandlung eingesetzt wird. Die Reaktion mit dem Metallkomplex war hochselektiv. Obwohl die Hormone aus über hundert Atomen bestehen, band die Rhodiumverbindung immer an einen Kohlenstoffring des Tyrosins – den Phenolring.

Struktur aufgeklärt

Das Team klärte auch die Struktur der entstandenen Metall-Petid-Komplexe auf. „Wir hoffen, aufbauend auf diesen grundlegenden Untersuchungen weitere metallhaltige, peptidartige Wirkstoffe zu entwickeln“, sagt Prof. Dr. Nils-Metzler-Nolte vom Lehrstuhl für Anorganische Chemie I. „Diese könnten die Wirkung natürlich vorkommender Peptidhormone modulieren und beispielsweise als neuartige Mittel gegen Schmerz oder Krebserkrankungen eingesetzt werden.“ Für das Projekt stellten die kalifornischen Kollegen ihr Wissen über die spezielle Reaktivität der Rhodiumverbindung zur Verfügung. Die Bochumer brachten ihre Erfahrung mit Metall-Peptiden, den zugehörigen Rezeptoren und der Strukturaufklärung biologischer Makromoleküle ein. „Hier zeigt sich erneut, dass hochaktuelle kompetitive Forschung nur im Forschungsverbund effizient durchgeführt werden kann“, sagt Prof. Stoll. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB 642 und Forschergruppe 630) und das Research Department für Grenzflächen-Systemchemie (Interfacial Systems Chemistry) unterstützten die Arbeiten.

Titelaufnahme

H. Bauke Albada, F. Wieberneit, I. Dijkgraaf, J.H. Harvey, J.L. Whistler, R. Stoll, N. Metzler-Nolte, R.H. Fish (2012): The chemoselective reactions of tyrosine-containing G-protein-coupled receptor peptides with [Cp*Rh(H2O)3](OTf)2, including 2D NMR structures and the biological consequences, Journal of the American Chemical Society, doi: 10.1021/ja303010k

Weitere Informationen

Prof. Dr. Nils Metzler-Nolte, Anorganische Chemie I, Fakultät für Chemie und Biochemie der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-24153
nils.metzler-nolte@rub.de

Prof. Dr. Raphael Stoll, AG Biomolekulare Spektroskopie, Fakultät für Chemie und Biochemie der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-25466
raphael.stoll@rub.de

Angeklickt

Medizinische Anorganische Chemie an der RUB
http://www.chemie.rub.de/ac1/index.html

Biomolekulare Spektroskopie an der RUB
http://www.ruhr-uni-bochum.de/bionmr/index.html

Redaktion: Dr. Julia Weiler

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auflösen von Proteinstau am Eingang von Mitochondrien
23.05.2019 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Fossiles Zooplankton zeigt, dass marine Ökosysteme im Anthropozän angekommen sind
23.05.2019 | MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

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: Geometrie eines Elektrons erstmals bestimmt

Physiker der Universität Basel können erstmals zeigen, wie ein einzelnes Elektron in einem künstlichen Atom aussieht. Mithilfe einer neu entwickelten Methode sind sie in der Lage, die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons im Raum darzustellen. Dadurch lässt sich die Kontrolle von Elektronenspins verbessern, die als kleinste Informationseinheit eines zukünftigen Quantencomputers dienen könnten. Die Experimente wurden in «Physical Review Letters» und die Theorie dazu in «Physical Review B» veröffentlicht.

Der Spin eines Elektrons ist ein vielversprechender Kandidat, um als kleinste Informationseinheit (Qubit) eines Quantencomputers genutzt zu werden. Diesen Spin...

Im Focus: The geometry of an electron determined for the first time

Physicists at the University of Basel are able to show for the first time how a single electron looks in an artificial atom. A newly developed method enables them to show the probability of an electron being present in a space. This allows improved control of electron spins, which could serve as the smallest information unit in a future quantum computer. The experiments were published in Physical Review Letters and the related theory in Physical Review B.

The spin of an electron is a promising candidate for use as the smallest information unit (qubit) of a quantum computer. Controlling and switching this spin or...

Im Focus: Optische Superlinsen aus Gold

Oldenburger Forscher entwickeln neues optisches Mikroskop mit extrem hoher Auflösung

Eine kegelförmige Spitze aus Gold bildet das Kernstück eines neuen, extrem leistungsfähigen optischen Mikroskops, das Oldenburger Wissenschaftler in der...

Im Focus: Impfen über die Haut – Gezielter Wirkstofftransport mit Hilfe von Nanopartikeln

Forschenden am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam ist es gelungen Nanopartikel so weiterzuentwickeln, dass sie von speziellen Zellen der menschlichen Haut aufgenommen werden können. Diese sogenannten Langerhans Zellen koordinieren die Immunantwort und alarmieren den Körper, wenn Erreger oder Tumore im Organismus auftreten. Mit dieser neuen Technologieplattform könnten nun gezielt Wirkstoffe, zum Beispiel Impfstoffe oder Medikamente, in Langerhans Zellen eingebracht werden, um eine kontrollierte Immunantwort zu erreichen.

Die Haut ist ein besonders attraktiver Ort für die Applikation vieler Medikamente, die das Immunsystem beeinflussen. Die geeigneten Zielzellen liegen in der...

Im Focus: Chaperone halten das Tumorsuppressor-Protein p53 in Schach: Komplexer Regelkreis schützt vor Krebs

Über Leben und Tod einer Zelle entscheidet das Anti-Tumor-Protein p53: Erkennt es Schäden im Erbgut, treibt es die Zelle in den Selbstmord. Eine neue Forschungsarbeit an der Technischen Universität München (TUM) zeigt, dass diese körpereigene Krebsabwehr nur funktioniert, wenn bestimmte Proteine, die Chaperone, dies zulassen.

Eine Krebstherapie ohne Nebenwirkungen, die gezielt nur Tumorzellen angreift – noch können Ärzte und Patienten davon nur träumen. Dabei hat die Natur ein...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Früherkennung 2.0: Mit Präzisionsmedizin Screeningverfahren weiterentwickeln

23.05.2019 | Veranstaltungen

Kindermediziner tagen in Leipzig

22.05.2019 | Veranstaltungen

Jubiläumskongress zur Radiologie der Zukunft

22.05.2019 | Veranstaltungen

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

Neuer Schub für ToCoTronics

23.05.2019 | Physik Astronomie

MiLiQuant: Quantentechnologie nutzbar machen

23.05.2019 | Physik Astronomie

Erfolgreiche Forschung zur Ausbreitung von Wellen

23.05.2019 | Interdisziplinäre Forschung

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