Forschende entwickeln bahnbrechendes optochemisches Werkzeug

Ein Team der Universität Marburg hat kürzlich einen faszinierenden molekularen Lichtschalter geschaffen, der das zentrale Sauerstoffsensorprotein HIF1α gezielt beeinflussen kann. Diese bahnbrechende Entdeckung ermöglicht es, Gene, die mit der Sauerstoffverfügbarkeit verknüpft sind, präzise zu aktivieren. HIF1α, bekannt durch die Nobelpreisverleihung für Medizin im Jahr 2019, spielt eine entscheidende Rolle bei der Anpassung der Zellen an differierende Sauerstofflevels.

Einzigartiges Lichtschalter-Peptid für Zellsteuerung

Die von Dr. Van Tuan (Marco) Trinh und seinem Team entwickelte Studie präsentiert ein durch sichtbares Licht aktivierbares „Stapled Peptide“. Dieses ermöglicht eine zeitliche und räumliche Kontrolle über die HIF1α-Aktivität. Das innovative Peptid, das in der renommierten Chemiefachzeitschrift Angewandte Chemie als „Hot Paper“ veröffentlicht wurde, entfesselt bei Lichteinstrahlung eine zelluläre Reaktion, die üblicherweise nur in hypoxischen Bedingungen auftritt.

Molekularer Lichtschalter: Von grünem zu blauem Licht

Die Funktionsweise des photoschaltbaren Peptids (PSB-BCB-04) ähnelt einem molekularen Lichtschalter. Ein lichtempfindlicher chemischer Linker verändert unter grüner Lichteinstrahlung seine Konformation, wodurch ein entscheidendes Protein, das für den Abbau von HIF1α zuständig ist, blockiert wird. Infolgedessen werden Hypoxie-Reaktionsgene sogar unter normalen Sauerstoffbedingungen aktiviert. Wechselt das Licht auf blau, verändert sich die Struktur des Peptids erneut, was den HIF1α-Spiegel und die Aktivität von Genen wie dem vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor (VEGFA) beeinflusst.

Revolutionäre Ansätze für Medizin und Therapie

Diese Technologie bietet bahnbrechende Perspektiven, besonders in der regenerativen Medizin und der gezielten Krebsbekämpfung. Prof. Olalla Vázquez erklärt: „HIF1α reguliert über hundert Gene, die für Sauerstofftransport, Blutgefäßwachstum und Immunfunktion entscheidend sind.“ Die Fähigkeit, HIF1α genau dort zu aktivieren, wo und wann es benötigt wird, könnte vielversprechende Fortschritte in der Behandlung von Krankheiten wie Krebs und Wundheilung ermöglichen.

Das Potenzial der lichtgesteuerten Peptide

Neben HIF1α zeigt dieses Konzept eine allgemeine Strategie zur Verwendung von lichtreaktiven Peptiden, um Proteinstabilität und -interaktionen bedarfsgerecht zu regulieren. Diese Methode könnte in Zukunft gezielten Proteinabbau optimieren und könnten bestehende Technologien, wie PROTACs, durch eine temporäre, lichtgesteuerte Genauigkeit ergänzen. Ein neuer Horizont für biochemische Präzision öffnet sich.