2023 Autor: Bryan Walter | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-05-24 23:09
Fe (Hino) 3 Komplex
Forschern der University of Illinois ist es gelungen, eine künstliche Methode zu entwickeln, um Eisen in die Zelle zu transportieren. Die aus taiwanesischer Zypresse isolierte Verbindung Hinokithiol konnte bei einer Störung der Arbeit von Eisentransportproteinkomplexen den Transport von Eisenionen beschleunigen, ohne diese Komplexe selbst oder andere Proteinverbindungen zu beeinträchtigen. Die Forschung wird in Science veröffentlicht.
Eisen gelangt entweder durch aktiven Transport in die Zelle, wenn spezielle Proteinpumpen Metallionen durch die Membran pumpen und dabei eine gewisse Energiemenge verbrauchen, oder durch passiven Transport, wenn bei ausreichend hoher Ionenkonzentration außerhalb der Zelle aufgrund des entstehenden Gradienten, es beginnt innen zu fließen … Falls die Kanäle, die das Eisen in die Zelle eindringen lassen, aus irgendeinem Grund nicht funktionieren - zum Beispiel tragen die entsprechenden Gene eine schädliche Mutation und die Kanalproteine sind "gebrochen" oder fehlen vollständig - kann die Zelle fehlen oder im Gegenteil, überschüssiges Eisen. Eine Reihe von Krankheiten sind mit solchen Störungen verbunden, einschließlich der Eisenmangelanämie, die bei Menschen weit verbreitet ist. Patienten mit einer solchen Anämie leiden an einem Mangel an Hämoglobin in den Erythrozyten (Hämoglobin ist ein eisenhaltiges Blutprotein, das für den Transport von Sauerstoff und Kohlendioxid verantwortlich ist).
Zu Beginn des Experiments arbeiteten die Wissenschaftler mit Hefen, denen der Eisentransportkomplex entfernt wurde. Sie fügten einer solchen Kultur verschiedene kleine Moleküle hinzu, die Eisen binden können, und untersuchten, ob dies zu einem erhöhten Eisentransport in die Zelle führt. Das beste Ergebnis, das sich deutlich vom Rest abhebt, zeigte der aus der taiwanesischen Zypresse (Chamaecyparis taiwanensis) isolierte Wirkstoff Hinokichiol. Drei Moleküle Hinokithiol umgeben das Eisenion, woraufhin sich die fettlöslichen äußeren Teile an die Zellmembran binden und mit ihrer „Last“in die Zelle gelangen. Gleichzeitig hat Hinokithiol eine ziemlich hohe Affinität zu Eisen und "nimmt" es zunächst leicht von anderen Stoffen weg - beispielsweise von Citrat, mit dem oft Eisenionen in Verbindung gebracht werden.
Transport von Eisen in die Zelle: von oben - die Norm, die Unterbrechung des Kanals und das Ergebnis der Arbeit von Hinokytiol; unten - Optionen zur Unterbrechung des Betriebs von Eisentransportkanälen
Danach arbeiteten die Wissenschaftler mit Mäusen und Ratten, denen Eisen fehlt, weil die Arbeit verschiedener Transportkomplexe (DMT1 und Ferroportin) gestört war. Chinokithiol förderte den Transport von Eisenionen sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zelle. Den Wissenschaftlern gelang es, die Absorption im Darm von Nagetieren um das Vierfache zu erhöhen und sogar einen normalen Gesamteisenspiegel in ihrem Körper zu erreichen. Auch die Zugabe von Hinokithiol in ein Aquarium mit Zebrafischen, in dem der Mitoferrin-Transportkomplex gestört war, führte bei diesen Tieren zu einem positiven Ergebnis und stellte die normale Hämoglobinsynthese wieder her.
Embryonen von Zebrafischen. Bei frs / frs-Individuen ist die Arbeit des Mitoferrin-Transportkomplexes gestört, daher wird Hämoglobin (braun gefärbt) in ihnen unzureichend synthetisiert. Wenn solchen Embryonen im Aquarium Hinokithiol zugesetzt wird, wird die Hämoglobinsynthese erfolgreich wiederhergestellt (zwei rechte Bilder)
Die Wirkung vieler Medikamente zielt darauf ab, bestimmte Proteine zu blockieren, aber wenn kein Protein vorhanden ist oder es nicht gut funktioniert, wird die Aufgabe viel komplizierter. Wir haben kürzlich darüber gesprochen, wie die Sichelzellenanämie mit Gentherapie behandelt wird. Entwicklungen bezüglich der Wirkung kleiner Moleküle, die unabhängig von großen Proteinkomplexen wirken und den Ablauf anderer zellulärer Prozesse nicht stören, können ein wichtiger Schritt im Kampf gegen Eisenmangelanämie, Mukoviszidose, Hämochromatose und andere Krankheiten sein, die mit einem falschen Eisenspiegel verbunden sind im Körper.
