Forscher setzen Puzzel zum Abbau von Molekülen zusammen

In einer neuen Studie haben EU-finanzierte Forscher das Geheimnis gelöst, wie Moleküle im Körper abgebaut werden. Diese neueste Erkenntnis wird zur Entwicklung neuer und verbesserter Medikamente beitragen. Unterstützt wurde die Studie teilweise durch das Projekt MODELLING CYP ...

In einer neuen Studie haben EU-finanzierte Forscher das Geheimnis gelöst, wie Moleküle im Körper abgebaut werden. Diese neueste Erkenntnis wird zur Entwicklung neuer und verbesserter Medikamente beitragen. Unterstützt wurde die Studie teilweise durch das Projekt MODELLING CYP ("QM/MM modelling of human cytochrome P450 isoforms"), das unter dem Sechsten Rahmenprogramm (RP6) der EU ein innereuropäisches Marie-Curie-Stipendium (Intra-European Fellowships - EIF) im Wert von fast 161.000 EUR erhalten hat. Über ihre Ergebnisse erschien ein Artikel in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

In Zusammenarbeit mit den Professoren Jeremy Harvey und Adrian Mulholland von der Fakultät für Chemie der Universität Bristol im Vereinigten Königreich untersuchte die Marie-Curie-Stipendiatin Dr. Julianna Olah eine Klasse von Enzymen namens Cytochrom P450. Experten zufolge sind diese Enzyme an der Entfernung von Wirkstoffmolekülen aus dem Körper beteiligt.

Wenn Patienten eine Tablette nehmen, nimmt das Blut die Wirkstoffmoleküle über den Darm auf und schickt sie auf ihre Reise durch den Körper - zu den Zellen, auf die sie wirken sollen. Mediziner sagen allerdings auch, dass die Moleküle nicht für immer im Körper bleiben sollen. Enzyme helfen dabei, die aktiven Moleküle abzubauen, so dass sie wieder ausgeschieden werden können - sie "räumen auf".

Cytochrome P450 sind solche "Putz"-Enzyme. Sie haben sich über die Jahre entwickelt, um sich um alle "fremden" Verbindungen, die durch den normalen Stoffwechsel nicht abgebaut werden können, zu kümmern, unter anderem Proteine, Lipide oder Kohlenhydrate.

Das Team erklärt, dass P450-Enzyme in erster Linie in der Leber zu finden sind und dort die Entfernung von Wirkstoffmolekülen unterstützen, indem sie Sauerstoff hinzufügen. Obwohl der Prozess in den meisten Fällen funktioniert, kommt es teilweise zu giftigen oxygenierten Varianten. Außerdem könnten andere Moleküle auch die normale Funktion der P450-Enzyme stören.

Es ist daher wichtig, das Wissen darüber, wie bestimmte Moleküle mit diesen Enzymen reagieren, zu erweitern und die Forschungsgruppe aus Bristol hilft dabei, indem sie Reaktionsmechanismen für die Interaktion zwischen einem bestimmten Medikament (Dextromethorphan) und einer Variante von P450 modelliert.

"Unsere Berechnungen zeigten, dass das Ergebnis des Sauerstofftransfers (d.h. zu welchem Teil von Dextromethorphan der Sauerstoff hinzugefügt wird) durch drei Faktoren beeinflusst wird", erklärt Professor Harvey. "Erstens durch die Art und Weise, wie das Molekül in das Enzym eingepasst wird ("Docking"). Zweitens die immanente Fähigkeit der einzelnen Teile des Moleküls, Sauerstoff anzunehmen. Der dritte Faktor ist der Grad der Kompatibilität der einzelnen konkurrierenden Sauerstofftransferprozesse mit der Form der Enzymtasche, wo die Reaktion stattfindet", fügt er hinzu.

"Während man die ersten beiden Faktoren bereits kannte, war der dritte noch unbekannt. Diese Entdeckung hilft Chemikern in der Pharmazeutik bei der Entwicklung neuer Wirkstoffmoleküle, indem sie ein besseres Verständnis davon haben, wie diese im Körper abgebaut werden." Weitere Informationen unter: School of Chemistry at Bristol University: http://www.chm.bris.ac.uk/ Projekt-Factsheet zu MODELLING CYPS: https://cordis.europa.eu/project/id/41458/de

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Vereinigtes Königreich