Nachbau biologischer Systeme im Reagenzglas
Die Zellmembran ist nicht nur für Form und Stabilität der Zelle zuständig, sondern gewährleistet als Schnittstelle zur Außenwelt auch zelluläre Kommunikation und Überlebensfähigkeit. Somit ist sie eine attraktive Zielstruktur in der Arzneimittelforschung, insbesondere für neue Antibiotika.Vor diesem Hintergrund untersuchte das EU-finanzierte Projekt DYNAMEM (Dynamic Combinatorial Chemistry at Lipid Membranes) mittels dynamischer kombinatorischer Chemie das Verhalten von Molekülen innerhalb von Zellmembranen. Hierfür wurden synthetische Vesikel generiert, die in Struktur und chemischen Eigenschaften denen der Lipidzellmembran ähneln.Da Stoffumwandlungen mehrere Tage dauern können, wurden mit einer maßgeschneiderten Formulierung Vesikel generiert, die einige Monate stabil bleiben. Cholesterin und positiv geladene Verbindungen in diesen Vesikeln verhindern dabei Aggregation und Ausfällung.Von besonderem Interesse war der Disulfidaustausch zwischen Zellmembranproteinen, Für den Disulfidaustausch wurden Bausteine konzipiert und synthetisiert und anschließend sowohl innerhalb als auch auf der Vesikelmembran charakterisiert.Parallel dazu wurde die Diffusion mehrerer kombinatorischer Bibliotheken durch die Vesikelmembran untersucht. Analysen dieses Prozesses an der Innen- und Außenseite der Vesikel ergaben, dass der Austausch bereits zustande kommt, wenn nur eine der beiden Bibliotheken frei durch die Vesikelmembran diffundiert. Die Frage, ob die Vesikel für diesen Austausch in Kontakt kommen müssen, dürfte dabei ganz neue Erkenntnisse zu zellulären Interaktionen liefern.Insgesamt gewährte DYNAMEM grundlegende Einblicke in die Mechanismen der molekularen Erkennung in der Zellmembran. Ist geklärt, wie sich diese Prozesse von Prozessen in Lösung unterscheiden, könnte die Arzneimittelforschung davon wesentlich profitieren.
