Hvordan trænger peptider ind i celler? To sider af samme mønt

Den simple transport af lægemidler direkte ind i cellerne er et af de primære mål for den farmaceutiske industri. For en stor del, forskere har stadig ikke en detaljeret forståelse på molekylært niveau af de processer, der er ansvarlige for at transportere stoffer ind og ud af celler. I samarbejde med kolleger fra Tjekkiet og Tyskland, forskerholdet af Pavel Jungwirth fra Institut for Organisk Kemi og Biokemi ved Det Tjekkiske Videnskabsakademi (IOCB Prag) har opdaget en hidtil ukendt mekanisme, hvormed korte peptider er i stand til at trænge ind i celler og i princippet, kunne tjene som bærere af lægemiddelmolekyler. Resultaterne af deres forskning er nu blevet offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Positivt ladede korte peptiders evne til at trænge ind i celler blev først observeret i HIV-forskning, og i dag, det bliver gradvist brugt til at transportere medicin ind i cellerne. Indtil nu, imidlertid, dette tog primært form af såkaldt vesikulær transport, dvs. ved hjælp af en transportvesikel, der adskiller sig fra cellemembranen og omslutter det transporterede stof, som så skal bryde fri fra vesiklen efter fuldført transport ind i cellen, potentielt udgør en teknisk komplikation for effektiv transport af lægemidlet. Det er kendt, at peptider også kan trænge ind i celler passivt, dvs. uafhængigt af energi fra cellen, men den nøjagtige mekanisme mangler endnu at blive beskrevet.

Nu, ved hjælp af fluorescens og elektronmikroskopi i kombination med molekylære computersimuleringer, forskerne har opdaget en tidligere ubeskrevet passiv mekanisme til at transportere positivt ladede peptider ind i celler. Det er baseret på membranfusion induceret af de transporterede peptider (se billedet). Forskerne har således påvist, at processen med passiv transport af peptider ind i celler og den almindeligt kendte proces med membranfusion - f.eks. det, der induceres af calciumioner i neuroner under transmissionen af ​​nerveimpulser - deler samme mekanistiske grundlag. I overført betydning, de er to sider af samme mønt.

"På dette tidspunkt, vi kan kun spekulere i praktiske anvendelser for opdagelsen, " siger Jungwirth. "Hvis, imidlertid, denne nyopdagede mekanisme viser sig at være tilstrækkelig robust, i fremtiden, vi kunne overveje muligheden for passivt at transportere lægemiddelmolekyler ind i celler uden at skulle befri dem fra vesikler, hvilken, i denne proces, simpelthen ikke dannes."

Jungwirth og hans team har længe fokuseret på at afsløre lovene, der styrer molekylære processer i cellemembranen, hvilken, til denne dag, er stadig stort set ukendte. En bedre forståelse af de grundlæggende processer, der foregår i cellernes membraner, åbner gradvist døren til nye muligheder for at kontrollere disse processer og derved tænkes mere effektive metoder til at transportere lægemiddelmolekyler til deres virkningssted.