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Röntgenstrukturen revolutionieren die Pharmaforschung

Einem internationalen Wissenschaftlerteam, dem Forscherinnen und Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), der Stanford University (USA) und des Trinity College (Irland) angehören, ist es gelungen, einen Arzneistoff in Aktion zu beobachten und damit dessen Wirkungsweise besser zu verstehen. „Dies ist ein wichtiger Schritt, um in Zukunft noch schneller besonders wirksame Medikamente zu entwickeln“, sagt der an der Entdeckung beteiligte Professor Dr. Peter Gmeiner, Pharmazeutischer Chemiker der FAU. Ihre Forschungsergebnisse haben die Wissenschaftler jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Struktur des beta2-Adrenorezeptors im

Komplex mit dem Aktivator FAUC50.

Abbildung: Peter Gmeiner

Etwa 30 Prozent der verschriebenen Arzneimittel wirken auf molekularer Ebene durch Interaktion mit speziellen Rezeptoren, den „GPCRs“ (G-Protein gekoppelte Rezeptoren). Das sind Angriffspunkte, an denen die Arzneistoffmoleküle andocken können, um diese zu aktivieren oder zu blockieren. Dabei gilt das Schlüssel-Schloss-Prinzip: Nur ein genau passender Arzneistoff (der Schlüssel) kann an einem bestimmten Rezeptor (dem Schloss) ankoppeln. Dadurch werden Signale in das Zellinnere weitergeleitet, die die Wirkung des Medikaments herbeiführen.

Das Forscherteam konnte nun zum weltweit ersten Mal dabei zusehen, wie ein aktivierender Arzneistoff mit einem solchen Rezeptor in Wechselwirkung tritt. „Leider ist die Anziehungskraft zwischen Arzneistoff und Rezeptor recht schwach, der Prozess ist nur schwer zu beobachten. Deshalb haben wir die Bindung mit einer chemischen Brücke aus Schwefelatomen verstärkt“, sagt Professor Gmeiner. Mit Hilfe dieser Technologie gelang es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die Architektur des Wirkstoff-Rezeptor-Komplexes mit Hilfe einer Röntgen-Kristallstrukturanalyse genau zu beobachten und zu verstehen.

Bei ihren Untersuchungen konzentrierten sich das Forscherteam auf so genannte beta-Adrenorezeptoren, die auf Asthma- und Herz-Kreislauf-Medikamente reagieren. Bisher sind rund 800 verschiedene GPCRs bekannt. „Wir gehen davon aus, dass sich unsere Technologie und die gewonnenen Erkenntnisse auf andere Wirkstoffgruppen und die zugehörigen Rezeptoren übertragen lassen“, sagt Peter Gmeiner.

Die ausführlichen Forschungsergebnisse im Internet:

www.nature.com/nature/journal/v469/n7329/full/nature09665.html

Weitere Informationen für die Medien:

uni | mediendienst | forschung Nr. 5/2011 vom 10.2.2011