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Pharmakologie: Wellenbrecher gegen Diabetes

Falsch gefaltete Proteine gelten als Auslöser vieler Leiden wie der Alzheimer- oder der Parkinson-Krankheit, aber auch für Diabetes. Eine ungewöhnliche Aminosäure könnte helfen, diese zerstörerischen Strukturen aufzubrechen.
Diabetes des Typs II, früher auch "Altersdiabetes" genannt, beginnt wahrhaft epidemische Ausmaße anzunehmen. Immer mehr junge Menschen erkranken heute an dieser Form der Zuckerkrankheit. Mittlerweile sehen dabei die meisten Forscher als die Wurzel allen Übels – wie bei der Alzheimer'schen und der Parkinson'schen Krankheit sowie dem "Rinderwahn" BSE – falsch gefaltete Proteine, die zu so genannten Amyloid-Fasern verklumpen, sich ablagern und so das Gewebe zerstören.

Amyloid-Fasern | Elektronenmikroskopische Aufnahme von Amyloid-Fasern
Schlüsselschritt bei der Bildung der Amyloide ist die Umwandlung eines korrekt gefalteten Proteins in eine wellblechartige beta-Faltblatt-Struktur. So kam die Idee auf, Wirkstoffe zu entwickeln, welche diese Art der Faltung verhindern und die beta-Faltblätter "aufbrechen" können. Derartige "Beta-Brecher" gehen von kurzen Peptidketten aus, die Segmenten aus den amyloidbildenden Proteinen entsprechen, und in die beta-brechende Bausteine eingebaut werden.

Beta-Brecher | Das beta-brechende Peptid (unten) enthält alpha-Aminoisobuttersäure mit einer zusätzlichen Methylgruppe. Dadurch wird die räumliche Anordnung zur beta-Faltblatt-Struktur (oben) unmöglich.
Häufig wird hierfür die Aminosäure Prolin eingesetzt, doch Sharon Gilead und Ehud Gazit von der Universität Tel Aviv haben nun eine wesentlich stärker beta-brechende Aminosäure ausgemacht: alpha-Aminoisobuttersäure (Aib). Aib ist im Grunde nichts anderes als ein Molekül der natürlichen Aminosäure Alanin, das statt eines Wasserstoff-Atoms eine Methylgruppe (-CH3) am alpha-Kohlenstoff trägt. Diese zusätzliche Methylgruppe schränkt die Beweglichkeit des Moleküls erheblich ein, so dass Aib nicht in der Lage ist, die für eine beta-Faltblatt-Struktur notwendige räumliche Anordnung einzunehmen.

Als Testobjekt wählte das Team das Peptid-Hormon Amylin aus, das zusammen mit Insulin in den Langerhans'schen Inseln der Bauchspeicheldrüse gespeichert wird. Es neigt dazu, in Form von Amyloid-Fasern zu aggregieren und so die Inselzellen zu zerstören: Diabetes Typ II tritt auf.

Die Forscher bauten diejenige Sequenz des Peptids nach, die – wie sie zuvor erkannt hatten – für die intermolekulare Erkennung und die Aggregation der fehlgefalteten Peptide wichtig ist. Innerhalb dieser Sequenz tauschten sie zwei Aminosäuren gegen Aib-Bausteine aus – fertig war der Beta-Brecher. Da die Modifikation den Erkennungsprozess nicht weiter stört, lagerten sich die Beta-Brecher mit an, wenn das Amylin in Versuchung kommt, zu Amyloid-Fasern zu aggregieren. Ein zehnfacher Überschuss des Beta-Brechers war in der Lage, die Bildung von Amyloid-Fasern drastisch zu reduzieren.

Nach dem selben Konzept könnten auch Beta-Brecher für andere zur Fehlfaltung neigende Proteine geschaffen werden. Und so hoffen die Forscher auf eine neue Wirkstoff-Generation gegen Amyloid-Erkrankungen.

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