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#Neues aus der Industrie
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Hochauflösendes Elektronenmikroskop zeigt Wechselwirkungen zwischen Medikamenten und Rezeptoren auf
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Forscher der Case Western Reserve University School of Medicine haben mit Hilfe einer Kryoelektronenmikroskopietechnik die Wechselwirkungen zwischen einem Wirkstoffmolekül und seinem Proteinrezeptor beobachtet. Der Ansatz liefert wertvolle Informationen, die Hinweise darauf geben könnten, wie man Wirkstoffmoleküle modifizieren kann, um ihre Wirksamkeit zu verbessern.
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Die Art und Weise, wie Arzneimittelmoleküle an ihre Zielrezeptoren im Körper binden, kann erhebliche Auswirkungen auf ihre Wirksamkeit haben. Die Verbesserung der Medikamentenbindung könnte zu besseren therapeutischen Effekten für ein breiteres Spektrum von Patienten führen. Um dies zu erreichen, müssen die Forscher die Rolle der verschiedenen Komponenten des Wirkstoffmoleküls in der Interaktion mit der Rezeptorbindungstasche verstehen. Die Beobachtung und Modellierung der Wechselwirkungen zwischen Wirkstoffmolekülen und ihren Zielrezeptoren ist jedoch eine Herausforderung.
Diese neue Technik wird als Einteilchen-Kryoelektronenmikroskopie bezeichnet, bei der eine Probe auf sehr niedrige Temperaturen abgekühlt und dann mit einem neuartigen Elektronenmikroskop abgebildet wird. Die Technik ermöglicht es Forschern, Wechselwirkungen zwischen Medikament und Rezeptor in weniger als einem Milliardstel eines Meters darzustellen.
"In der Vergangenheit hatten wir nicht das Vertrauen, das Medikament in seiner Bindungstasche zu modellieren", sagte Sandip Basak, ein an der Studie beteiligter Forscher. "Jetzt können wir genau das tun. Wir können auch beobachten, wie sich das Medikament in der Tasche bewegt, mit Hilfe von Molekulardynamik-Simulationen."
Das Forschungsteam untersuchte mit Hilfe der Einzelpartikel-Kryoelektronenmikroskopie die Wechselwirkung von Setronen, einer Klasse von Medikamenten zur Behandlung von Erbrechen und Übelkeit, mit ihren Ziel-Serotoninrezeptoren im Magen-Darm-Trakt. Setrons funktionieren nicht für jeden, was bedeutet, dass es Raum für Verbesserungen gibt. "Krebspatienten, die später in ihren Behandlungsplänen Erbrechen haben - verzögerte Emesis - neigen nicht dazu, auf Setrons zu reagieren", sagte Sudha Chakrapani, eine weitere an der Studie beteiligte Forscherin. "Es besteht ein ständiger Bedarf an besseren Medikamenten."
Mit Hilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie konnte das Forschungsteam die Bewegungen der Setronen beobachten, die sich an die Serotoninrezeptoren binden. Die Beobachtungen zeigten Komponenten des Medikaments und des Rezeptors, die für die Bindung wichtig sind, die das Team validierte, indem es diese Komponenten zwickte, um die Bindungsaktivität zu ändern. In Zukunft könnte die Technik zu effektiveren Medikamenten führen, indem sie den Forschern eine Fülle von Informationen über Wechselwirkungen zwischen Medikamenten und Zielen liefert.