Gesundheit

Zellbiologie: Verhindern, dass Drogen transportiert aus der Zelle

Ein internationales Forscherteam hat untersucht, den Transportmechanismus des bakteriellen Membran-protein mit einem künstlich hergestellte Antikörper-fragment. Die transport-Proteinen, die sogenannten ABC-Exporteure, vorhanden sind, beispielsweise in den Zellmembranen von Bakterien und in großen Mengen in Krebszellen und sind verantwortlich für den Transport von kleinen Molekülen aus den Zellen. Einige Transporter können Pumpen Antibiotika oder Chemotherapeutika aus den Zellen, so dass Therapien wirkungslos. In der aktuellen Studie, die Forscher arbeiteten mit isolierten ABC-Exporteure und zeigte, wie Substrat-transport ist in Bezug auf die Energie-Antrieb der protein-und wie beide können geändert werden, indem ein Antikörper-fragment oder durch Mutationen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift „Nature Communications“ am 21. Mai 2019.

Für die Studie, Professor Enrica Bordignon und Professor Lars Schäfer von der Ruhr-Universität Bochum, beide Mitglieder des Exzellenzclusters Resolv, gemeinsam mit Professor Markus Seeger von der Universität Zürich und Professor Mikko Karttunen von der University of Western Ontario.

Multi-Phase transport-Prozess

ABC Exporteure Energie verbrauchen beim Transport von Molekülen aus den Zellen. Sie erhalten diese von der Aufspaltung der Energie Speicher Molekül ATP an der Innenseite der Membran. Allgemein gesprochen, die ABC-exporter besteht aus drei Bereichen: der Energie-Bereitstellung motor im inneren der Zelle, ein Anschluss, erstreckt sich durch die Zellmembran, und ein gate auf der Außenseite der Membran.

Für den transport-Prozess, die ABC-exporter öffnet sich im inneren der Zelle, nimmt ein Molekül aus dem Zytoplasma und transportiert es auf die andere Seite der Membran. Die gibt es, das äußere Tor öffnet, und das Molekül ist ausgeschieden-aber nur, wenn der motor protein spaltet ATP-innen. Erst mal das äußere Tor wieder geschlossen wird, kann der nächste transport-Prozess beginnen.

Motor ausgeschaltet

Die Forscher entwickelten eine künstliche Antikörper-fragment, auch bekannt als sybody, das andocken an die isolierten ABC-exporter in das Reagenzglas. Mit X-ray Kristallographie und Elektronen-spin-Resonanz, zeigte das team, dass die sybody bindet an das offene äußere Tor. Als Ergebnis dieser, wurde das Tor nicht mehr schließen können und somit keine neuen transport-Prozess konnte eingeleitet werden. Folglich, wird der motor im inneren blieb ausgeschaltet; nicht mehr ATP gespalten war.

Die Gruppe bestätigte die Ergebnisse in weiteren Experimenten ohne sybody. In diese, die Sie sich ausdrücklich ersetzt bestimmte Aminosäuren des proteins durch genetische mutation; auch dies blockiert den Schließmechanismus der äußeren gate-und ATP-Spaltung.

„Unsere Analysen haben gezeigt, dass der Mechanismus zum öffnen und schließen der äußeren Tor ist strukturell verwandt, die Aufspaltung der Energie-Lieferanten ATP-innen“, beschreibt Enrica Bordignon. „Unsere Ergebnisse sind der Grundlagenforschung“, sagt der Leiter der Bocum-basierte EPR Spectroscopy Research Group. „Wir hoffen, dass wir diese Informationen verwenden, um neue Ansätze zur Bekämpfung von arzneimittelresistenzen.“