Ob unser Herz richtig schlägt, hängt von winzigen Empfängern in unseren Zellen ab. Diese sogenannten Rezeptoren nehmen Signale von außen auf und leiten sie weiter. Bisher dachte man, sie funktionieren wie simple Lichtschalter. Doch Forschende der Universität Leipzig haben jetzt gezeigt: Die Wirklichkeit ist viel komplexer. Das eröffnet neue Chancen für bessere Medikamente.
Das Team um Prof. Irene Coin und Prof. Andreas Bock vom Sonderforschungsbereich 1423 hat erstmals in lebenden Zellen beobachtet, wie ein wichtiger Membranrezeptor arbeitet. Dieser sogenannte M2-Rezeptor steuert unter anderem unsere Herzfunktion mit. Die Wissenschaftler konnten zeigen: Je nachdem, welcher Wirkstoff an den Rezeptor andockt, nimmt er unterschiedliche Formen an und arbeitet unterschiedlich schnell. Das beeinflusst, welche Signale in der Zelle weitergegeben werden.
Leuchtende Moleküle als Späher
Das Besondere daran ist eine Idee der Leipziger. „Wir haben eine neue Art von Biosensoren entwickelt, bei der winzige leuchtende Moleküle direkt an den Rezeptoren in lebenden Zellen angebracht werden", erklärt Irene Coin. Bisher nutzte man dafür größere leuchtende Proteine, die aber zu grob waren, um feine Veränderungen zu erkennen.
Die Forschenden bauen nun künstliche Bausteine in den Rezeptor ein. An diese heften sie dann die leuchtenden Moleküle. Sobald der Rezeptor aktiv wird, verändert sich das Licht. So können die Wissenschaftler in Echtzeit beobachten, wie sich einzelne Teile des Rezeptors bewegen.
Hoffnung auf Medikamente ohne Nebenwirkungen
Die Erkenntnisse sind besonders wichtig, weil etwa ein Drittel aller Medikamente auf solche Rezeptoren wirkt. Sie gehören zur großen Gruppe der sogenannten G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, kurz GPCRs. „Wir erwarten, dass ähnliche Aktivierungsprozesse auch bei vielen anderen Rezeptoren vorkommen. Unsere Biosensoren könnten dabei helfen, Wirkstoffe zu finden, die genau auf bestimmte Signalwege in der Zelle wirken oder bestimmte G-Proteine bevorzugt aktivieren", sagt Coin.
Die Methode lässt sich auch auf andere Rezeptoren übertragen. Das könnte die Entwicklung von Medikamenten revolutionieren. Denn wenn man genau versteht, wie Wirkstoffe verschiedene Signalwege auslösen, lassen sich gezielt solche entwickeln, die nur erwünschte Effekte haben. Irene Coin betont, dass bereits weitere Biosensoren in den Leipziger Laboren etabliert wurden und die Forschung weitergeht.
