Europäische Forscher entschlüsseln Struktur lebenswichtiger Proteine
Ein EU-finanziertes Forscherteam hat die Struktur eines Membranproteins ermittelt, das für die Übermittlung von Nachrichten vom Rand der Zelle in das Zellinnere verantwortlich ist. Membranproteine sind an der Entwicklung verschiedener Krankheiten beteiligt, und sie sind ein wichtiges Ziel in der Arzneimittelentwicklung. Die im Journal Nature online veröffentlichte Studie wurde im Rahmen des Projekts IMPS (Innovative tools for membrane structural proteins - Innovative Werkzeuge für strukturelle Membranproteine) des Sechsten Rahmenprogramms gefördert. Zwischenzeitlich hat die Europäische Kommission angekündigt, dass sie zwei weitere Projekte über Membranproteine unter dem Siebten Rahmenprogramm (RP7) fördern werde. Das von dem IMPS-Team untersuchte Protein ist ein mit einem G-Protein gekoppelter Rezeptor (G protein-coupled receptor, GPCR). Der Mensch besitzt rund 700 GPCR, weshalb dies auch die größte Familie von Zellmembranproteinen darstellt. Sie spüren Moleküle außerhalb der Zelle auf und lösen Reaktionen im Zellinneren aus. Diese Rezeptoren spielen eine Rolle bei der Steuerung des Blutdrucks, des Pulses und der Verdauungsprozesse. Außerdem können wir durch sie Licht und Gerüche verarbeiten und unser Verhalten, Gemütszustand und unsere Immunantwort regulieren. Rund die Hälfte aller modernen Arzneimittel zielen auf GPCR und unterliegen intensiven Forschungsbemühungen seitens der Pharmaunternehmen. In den vergangenen Dekaden konnten Wissenschaftler unser Verständnis der GCPR erweitern. Allerdings wurden die Arbeiten zur Funktionsweise der Proteinstruktur, wie diese die Art und Weise beeinflusst und wie Signale durch die Zellmembran übertragen werden durch die geringe Verfügbarkeit dieser Proteine und ihre Instabilität im Labor erschwert. In dieser letzten Forschungsarbeit verwendete das internationale Wissenschaftlerteam die neusten Techniken zur Kristallisierung der Proteinexpression und Mikrokristallographie, um eine hochauflösende Kristallstruktur des humanen Beta-2-Adrenorezeptors zu erhalten, der eine wichtige Rolle in der kardiovaskulären und pulmonären Physiologie spielt. "Dies ist ein Fall für die Grundlagenforschung, die sich nach vielen Jahren bezahlt gemacht hat", sagte Dr. Gebhard Schertler des medizinischen Forschungsrats des Vereinigten Königreichs, der seit vielen Jahren GPCR untersucht. "Bei diesen Bemühungen hat unsere Entwicklung von kontrastreichen Techniken für die Mikrokristallographie in Zusammenarbeit mit der europäischen Synchrotronanlage eine entscheidende Rolle gespielt." "Die Methode, zu der die Expression und Stabilisierung des Rezeptors mit nachfolgender kontrastreicher Mikrokristallographie gehört, bietet eine gute Strategie, um die Struktur vieler GPCR und anderer klinisch wichtiger Membranproteine aufzulösen." Die beiden neuen Projekte, die zur Förderung durch das RP7 vorgeschlagen wurden, sollen jeweils rund 11 Millionen Euro erhalten und werden 2008 starten. Das Projekt EDICT (European drug initiative on channels and transporters - Europäische Arzneimittelinitiative zu Kanälen und Transportsystem) hat die Aufgabe, die Struktur mehrerer Super-Membranfamilien beim Menschen und bei pathogenen Mikroorganismen zu bestimmen, die zahlreiche Krankheiten beim Menschen betreffen und globale Fragen der Gesundheit behandeln. Das Projekt NeuroCypres (Neurotransmitter Cys-loop receptors (CLRS): Struktur, Funktion und Krankheit) wird sich mit einer einzigen Klasse physiologisch wichtiger Kanäle, den sogenannten Cys-loop-Rezeptoren, befassen. Diese wurden als Ziele für Arzneimittel bestimmt, um verschiedene Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson, verschiedene Formen von Epilepsie sowie Nikotinsucht zu behandeln.