Fluoreszenz-Bildgebung für die Wirkstoffforschung
Dopaminrezeptoren regulieren eine ganze Reihe von Funktionen, etwa Gedächtnis, Aufmerksamkeit und Nahrungsaufnahme. Das dopaminerge System wird aber auch mit verschiedenen neurologischen Erkrankungen wie Schizophrenie und Parkinson-Krankheit assoziiert. Da die Erforschung der molekularen Mechanismen der Dopamin-Rezeptor-Interaktion von größter Bedeutung ist, untersuchte das EU-finanzierte Projekt GPCR-LGIC COUPLING (Interactions between G-protein Coupled Receptors and Ligand Gated Ion Channels) die physikalische Interaktion von drei der wichtigsten Dopaminrezeptoren (Adenosin-A2A, Dopamin D2 und N-Methyl-D-Aspartat bzw. NMDA). Bei der Bindung des Neurotransmitters Dopamin bilden Rezeptoren Homodimere oder Heterodimere und aktivieren G-Proteine, die wiederum das Signal innerhalb der Zelle übertragen. Um solche Prozesse darstellen zu können, wurde Fluoreszenzresonanzenergietransfer (FRET) eingesetzt. Markiert wurden diese Rezeptoren in lebenden Zellen mit einem grünen oder roten Fluorophor, um mittels Laser-Scan-Konfokal-Mikroskop ihre Interaktion darzustellen. Das Konsortium machte detaillierte Aufnahmen der Lokalisierung des Dopaminrezeptors und seiner Co-Lokalisierung mit anderen Rezeptoren. Dabei entdeckte man, dass NMDA-Rezeptoren mit jeweils A2A oder D2R-Rezeptoren interagieren, nicht aber mit dem A2A-D2R-Heterodimer. Am fluoreszenzbasierten Lebendzell-Modell wurden auch die Effekte von Psychopharmaka untersucht, etwa der Einfluss mehrerer A2AR- und D2R-Agonisten auf die Rezeptordimerisierung. Mit einem spezifischen Arzneimittel gelang es, die A2AR-Verteilung in der Zelle darzustellen, die entweder mit erhöhter Rezeptorsynthese oder der Akkumulation endozytotischer Vesikel einherging. Obwohl weitere Experimente noch die Wirkungsweise des Medikaments schlüssig nachzuweisen müssen, hat sich die FRET-Methode als ausreichend sensitiv für das Wirkstoff-Screening erwiesen. Langfristig soll das bildgebende Verfahren von GPCR-LGIC COUPLING den Zusammenhang zwischen Dopamin-Rezeptor-Interaktion und Erkrankungen wie Schizophrenie enthüllen und das In-vitro-Screening von Medikamenten vereinfachen, die die Dopamin-Rezeptor-Wechselwirkung beeinflussen.
Schlüsselbegriffe
Bildgebung, Medikament, Dopaminrezeptor, Schizophrenie, Parkinson-Krankheit, FRET
