Wie Zellen Antibiotika und Zytostatika abwehren

05.11.2014 - Deutschland

ABC-Transporter sind in die Zellmembranen eingebettete Proteine, die eine beinahe unbegrenzte Vielfalt toxischer, aber auch lebenswichtiger Substanzen über zelluläre Barrieren schleusen. Sie spielen unter anderem eine Rolle bei der Bildung von Antibiotika-Resistenzen. Die Struktur dieser Transporter im Detail aufzuklären, ist nun einer Forschergruppe der Goethe-Universität gemeinsam mit amerikanischen Kollegen gelungen. Sie berichten darüber in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.

„ABC-Transporter lösen einerseits Erkrankungen wie die Mukoviszidose aus, und sind andererseits dafür verantwortlich, dass das Immunsystem infizierte Zellen oder Krebszellen erkennt“, erklärt Prof. Robert Tampé vom Institut für Biochemie der Goethe-Universität. Die beträchtliche medizinische, industrielle und ökonomische Bedeutung der ABC-Transporter basiert weiterhin darauf, dass sie Bakterien und andere Krankheitserreger gegen Antibiotika resistent machen. Ebenso können sie Krebszellen helfen, sich gegen Zytostatika zu wehren und entscheiden so über den Erfolg einer Chemotherapie.

Erstmalig ist es der Gruppe von Robert Tampé in Zusammenarbeit mit Kollegen der University of California in San Francisco gelungen, die Struktur eines asymmetrischen ABC-Transportkomplexes mithilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie in hoher Auflösung zu ermitteln. „Über einen Zeitraum von fünf Jahren sind uns eine Reihe bahnbrechender methodischer Entwicklungen gelungen. Sie haben uns Einblicke ermöglicht, die zuvor nicht vorstellbar waren“, so Tampé.

Wie die Forscher in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature berichten, ist es ihnen gelungen, einzelne eingefrorene ABC-Transportkomplexe mit bisher unerreichter Subnanometer-Präzision zu untersuchen. Sie verwendeten dazu eine neu entwickelte Einzelelektronenkamera, neue Bildgebungsverfahren, spezifische Antikörperfragmenten, um die Struktur und Konformation der dynamischen Transportmaschine zu lösen.

„Die Kombination physikalischer, biotechnologischer, biochemischer und strukturbiologischer Methoden hat zu einem Quantensprung in der Strukturaufklärung von makromolekularen Komplexen geführt“, so Tampé. Die Methode ermögliche die gezielte Entwicklung richtungweisender Therapieansätze.