Proteine werden in der Medizin häufig genutzt, um Medikamente gezielt in den Körper zu liefern und dort aktiv zu halten. Jetzt lieferte die Grundlagenforschung ein besseres Verständnis für die körpereigenen Prozesse – und eine wesentliche Beschleunigung der Herstellung besserer Proteintherapeutika.

Bei der Herstellung von Proteinen als Träger für Medikamente, werden Lipide in die Proteine eingeführt. Lipide (deutsch: Fett) ist eine Sammelbezeichnung für ganz oder zumindest größtenteils wasserunlösliche Naturstoffe. Aufgrund ihrer geringen Polarität lassen sich diese hingegen sehr gut in hydrophoben (beziehungsweise lipophilen) Lösungsmitteln wie Hexan lösen.

Körpereigene Prozesse

Proteintherapeutika referieren auf körpereigene Prozesse. Ein Protein (Eiweißstoff) ist ein biologisches Makromolekül, das aus Aminosäuren durch Peptidbindungen aufgebaut ist. Manche Proteine bestehen zusätzlich aus fettartigen Lipidketten, welche die biologischen Funktionen des Proteins entscheidend beeinflussen. So wird etwa das Protein Ras für die Entstehung vieler Krebsarten mitverantwortlich gemacht. Aktiv und krebsverursachend wird es allerdings erst dann, wenn es sich durch einen Fettanker an eine Membrane binden kann.

Palladium als Katalysator

Gängige Verfahren, Lipide in Proteine einzuführen, sind allerdings aufwändig und kostspielig. Rolf Breinbauer vom Institut für Organische Chemie der TU Graz und Christian Becker vom Institut für Biologische Chemie der Universität Wien, haben nun eine viel einfachere und direktere Methode entwickelt. Sie haben im Edelmetall Palladium einen Katalysator gefunden, der es ermöglicht, Lipide an Proteine anzuhängen. Ein Katalysator (deutsch: Auflösung) bezeichnet einen chemischen Stoff. Dieser erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion durch die Senkung der Aktivierungsenergie, wird dabei selbst jedoch nicht verbraucht.

Koordinative Bindung

In dem neu entdeckten Verfahren kommt dem Ligand Biphephos eine entscheidende Rolle zu. Ein Ligand ist ein Atom oder Molekül, welches sich über eine koordinative Bindung an ein zentrales Metall-Ion binden kann. Die Forscher testeten insgesamt fünfzig verschiedene Liganden. Aber nur Biphephos verfügt über die jene Selektivität, die es braucht, um Palladium die Lipidierung der schwefelhaltigen Aminosäure Cystein zu ermöglichen.

Schnelle Modifikation

Der Proteinchemiker Christian Becker übertrug die Ergebnisse auf Proteine. Auch seine Tests waren erfolgreich. Der Forscher verweist auf die hervorragende Selektivität des neuen Katalysators und dessen robuste Reaktion. Eigenschaften, welche die schnelle Modifikation einer Vielzahl von cysteinhaltigen Peptiden und Proteinen für die biomedizinische Forschung ermöglichen.

Die verwendeten Reagenzien lassen sich sehr einfach herstellen und/oder sind käuflich erwerblich. Die Forscher sind zuversichtlich, dass die Methode zur schnelleren und einfacheren Herstellung von Proteintherapeutika bald zur Anwendung kommt.

Das Forschungsprojekt wurde als Einzelprojekt vom Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)  gefördert.

Die Studie wurde im Journal of the American Chemical Society (JACS) präsentiert. Hier finden Sie den Link.

 

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