Molekulare Bindungen einfach prüfen

In einer Zelle herrscht auf den ersten Blick ein Durcheinander von mehr als 10.000 unterschiedlichen Proteinen. Trotzdem laufen die Reaktionen sehr geordnet ab. Dies funktioniert, weil die Moleküle definierte Bindungen ganz spezifisch nur mit wenigen anderen Molekülen eingehen.

So funktionieren auch viele Arzneimittel: Wird für eine Therapie ein Therapeutikum entwickelt, soll der Wirkstoff ausschließlich an die betreffenden Zielmoleküle binden. So lassen sich Dosierung und Nebenwirkungen minimieren.

Ein Team um Professor Dieter Braun und Professor Dirk Trauner haben nun eine Methode entwickelt, um die Bindungsstärke zwischen Proteinen in ihrem natürlichen Zustand zu untersuchen.

In der neuen Methode müssen die Zielmoleküle der Wirkstoffe zur Bestimmung ihres Bindungsverhaltens nicht mehr an Oberflächen gebunden werden, was zu Artefakten führen kann. Anders als bei gängigen Methoden, die mit künstlichen Farbstoffen arbeiten, nutzten die Forscher die natürliche UV-Fluoreszenz der Zielmoleküle aus.

Zunächst füllten sie eine Lösung mit einem Zielmolekül in eine dünne Kapillare und gaben die Wirkstoffe langsam und dosiert dazu. Diese bewegen sich darin wie auf einer Rennstrecke, angetrieben durch einen mikroskopischen Temperaturunterschied. Fand eine Bindung an einen passenden Wirkstoff statt, so änderte sich ihre Geschwindigkeit.

Überraschend war, dass die Geschwindigkeitsänderung auch zeigte, an welchen Ort am Zielmolekül eine Bindung des Wirkstoffes stattfand. Zusätzlich konnten damit auch verschiedene Arzneimittelklassen direkt im Messsignal unterschieden werden.

Die neue Methode erlaubt es, Messungen durchzuführen die bislang nahezu unmöglich waren. Die Messungen sind dabei einfach durchführbar und ein vielversprechendes Hilfsmittel, um das Wissen über Proteinwechselwirkungen zu erweitern. Die neue markierungsfreie Methode der „Microscale Thermophoresis“ (MST) eignet sich besonders für Screeningverfahren mit einer großen Anzahl einzelner Tests, weil sie einen sehr geringen Probenverbrauch hat.

COMPAMED.de; Quelle: Ludwig-Maximilians-Universität (LMU)