30.01.2014, 14:45 Uhr | 0 |

Bewegungsmelder für den Membranverkehr Neue Antibiotika lassen sich schneller finden

Schutzhüllen von biologischen Zellen halten manche Moleküle zurück, andere lassen sie passieren. Das kann beispielsweise Krankheiten auslösen oder sie verhindern. Mit einer neuen Messtechnik lässt sich das Geheimnis der Durchlässigkeit jetzt sichtbar machen, sogar in Echtzeit.

Bewegungsmelder für den Membranverkehr
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Die Bewegung eines Peptides (roter Strang) durch einen Membrankanal führt zur Fluoreszenz des Farbstoffs (rechts).

Foto: Jacobs University

Membranen schützen die Zellen von Menschen, Tieren und Pflanzen. Manche Moleküle können sie durchdringen. Bei gutwilligen, etwa Arzneimitteln, ist das erwünscht, bei böswilligen, die beispielsweise Krebs auslösen oder Erbinformationen verändern, natürlich nicht. Bisher lässt sich der so genannte Membranverkehr nur mit hohem Aufwand bestimmen, etwa mit Hilfe von radioaktiven Markern, und das auch noch unzulänglich.

Biochemiker der privaten Bremer Jacobs-Universität haben jetzt eine einfache Methode entwickelt, die den Weg eines Moleküls durch eine Membran in Echtzeit sichtbar macht. Die Forscher platzieren einen speziell entwickelten Farbstoff ins Innere einer Zelle. Wenn ein Fremdkörper die Hülle durchdringt emittiert der Farbstoff auf Grund von Fluoreszenz Licht, das messbar ist. „Der Farbstoff wird gewissermaßen verdrängt“, sagt Professor Werner Nau, der die Forschungsarbeiten leitet. Fluoreszenzmessungen sind in medizinischen und pharmakologischen Labors eine übliche Methode. Zusätzlicher apparativer Aufwand ist demnach nicht nötig.

Test von Anti-Alzheimer-Medikamenten

Das Forscherteam, dem auch Mathias Winterhalter, Professor für Biophysik, und Maik Jacob, Postdoc in Chemie, angehören, hat mit der neuen Methode bereits die Bewegungen einiger interessanter Moleküle untersuchte, beispielsweise Neurotransmitter, Anti-Alzheimer-Medikamente und eine neue Klasse antimikrobieller Peptide. Auch Protamin gehörte schon zu den Substanzen, die getestet wurden. Dieses Gemisch aus verschiedenen Biomolekülen wird unter anderem genutzt, um die Wirkung des Blutgerinnungshemmers Heparin aufzuheben, etwa vor Operationen. Die neuen Bewegungsmelder signalisierten, dass diese Peptidmischung in Sekundenschnelle durch Modelle von Bakterienmembranen gelangen können. Wenn sie in diesen Krankheitserregern Unheil stiften könnten sie als Antibiotikum genutzt werden. Doch das ist noch nicht bewiesen.

„Mit unseren neuen Bewegungsmeldern können wir bestimmen, ob eine toxische Substanz durch einen Membrankanal gelangen kann“, sagt Jacob. „Immer dann, wenn eine solche Substanz in Bakterienzellen, nicht aber in menschliche Zellen eindringen kann, hat man möglicherweise ein neues Antibiotikum entdeckt.“

Die neue entwickelte Methode kann in der Grundlagenforschung angewandt werden, wenn beispielsweise die Geschwindigkeit bestimmt werden soll, mit der verschiedene Substanzen die Membran durchqueren und die Zelle erreichen. Zudem kann sie in der pharmazeutischen Industrie bei der Suche und Charakterisierung neuer Wirkstoffe Anwendung finden. Sie ist auch für die Hersteller von Pflanzenschutzmitteln interessant.

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Von Wolfgang Kempkens
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