Informationsdienst Wissenschaft 23.11.2006

G-Proteine: Auf der Suche nach der verlorenen Zeit

Viele Medikamente wirken im Körper dort, wo normalerweise Adrenalin
und andere Hormone ihre Arbeit verrichten. Wissenschaftler der
Universität Würzburg haben jetzt neue Erkenntnisse über den Einsatzort
dieser Arzneimittel gewonnen. Darüber berichten sie im "Journal of
Biological Chemistry".

Den Herzschlag steigern, den Blutdruck erhöhen - bevor ein Hormon
diese Wirkungen ausüben kann, läuft auf der Ebene der Moleküle ein
ausgeklügelter Prozess ab: Das Hormon dockt zunächst an so genannte
Rezeptoren an, die sich auf der Außenseite der Zellen befinden. Durch
diesen Vorgang werden auf der Innenseite der Zelle spezielle
G-Proteine aktiviert, die dann ihrerseits Effekte in der Zelle
auslösen.

Bislang war der genaue zeitliche Ablauf dieser Prozesse unklar. Doch
dem Team von Peter Hein und Arbeitsgruppenleiter Moritz Bünemann am
Lehrstuhl für Pharmakologie der Uni Würzburg ist hier ein Durchbruch
gelungen: Mit mikroskopischen Methoden, die sie selbst entwickelt
haben, können die Forscher die fraglichen Vorgänge direkt an lebenden
Zellen beobachten.

Bei ihren Experimenten stellte sich heraus: Der erste Schritt der
Hormon- bzw. Arzneimittelwirkung geht sehr schnell. Es braucht nur 50
tausendstel Sekunden, um den Rezeptor zu aktivieren und ihn die
Verbindung zu den G-Proteinen aufnehmen zu lassen. Doch die G-Proteine
selbst nehmen sich dann wesentlich mehr Zeit. Es dauert eine halbe
Sekunde, bis sie aktiv werden - wobei auch das noch ein durchaus
schneller Vorgang ist.

"Über 50 Prozent der in Deutschland verschriebenen Medikamente greifen
an Rezeptoren an, die mit G-Proteinen in Wechselwirkung treten", sagt
Peter Hein. Dazu gehören zum Beispiel Beta-Blocker, die etwa gegen
Bluthochdruck eingesetzt werden, oder Adrenalin-ähnliche Substanzen,
die akute Asthmaanfälle beenden oder auch zur Wehenhemmung eingesetzt
werden.

Aus diesem Grund interessieren sich die Würzburger Forscher für die
Vorgänge, die an diesen Rezeptoren ablaufen. Je besser man darüber
Bescheid weiß, umso größer sind die Chancen, dieses Wissen in der
Zukunft für die Entwicklung von Medikamenten zu nutzen, die noch
zielgerichteter wirken und weniger Nebenwirkungen haben.


Peter Hein, Francesca Rochais, Carsten Hoffmann, Sandra Dorsch,
Viacheslav O. Nikolaev, Stefan Engelhardt, Catherine H. Berlot, Martin
J. Lohse und Moritz Bünemann: "GS Activation Is Time-limiting in
Initiating Receptor-mediated Signaling", J. Biol. Chem., Nov 2006;
281: Seiten 33345 - 33351; doi:10.1074/jbc.M606713200