Der Körper ist ein komplexes System, das täglich eine Vielzahl chemischer Signale verarbeitet. Besonders ausgeprägt ist die Rolle der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs), die eine zentrale Funktion in der Regulierung wichtiger Prozesse wie Immunreaktionen und Sinneswahrnehmungen übernehmen. Der Leiter des Instituts für Zelluläre Biologie und Immunologie Thurgau (BITG), Daniel Legler, betont die Notwendigkeit, GPCRs besser zu verstehen, um gezielte Therapien entwickeln zu können.
Immunzellen im menschlichen Körper nutzen chemische Signale, die als Chemokine bekannt sind, um sich zu orientieren und zu den Stellen zu gelangen, an denen sie benötigt werden. Innerhalb dieser Rezeptorfamilie sind die Chemokin-Rezeptoren von großer Bedeutung. Sie helfen den Immunzellen dabei, sich im Gewebe zu bewegen. Atypische Chemokin-Rezeptoren spielen zudem eine Rolle bei der Entfernung überschüssiger Chemokine aus dem Gewebe – eine essentielle Funktion zur Aufrechterhaltung der Gesundheit.
Bedeutung atypischer Chemokin-Rezeptoren
Die Bedeutung dieser Rezeptoren wird durch die Erkenntnis gestärkt, dass ihre Dysfunktionen zu ernsten Problemen wie chronischen Entzündungen und Autoimmunerkrankungen führen können. Oliver Gerken, Erstautor einer aktuellen Studie am BITG, hebt hervor, dass eine fehlerhafte Zellmigration zu solchen Erkrankungen beitragen kann. Ein bahnbrechendes Forschungsergebnis der Studie war die Entschlüsselung der Signalübertragung des atypischen Chemokin-Rezeptors ACKR4, der zwischen der Zelloberfläche und intrazellulären Organellen pendelt und Chemokine zur Beseitigung bindet.
Die Studie hat Signalproteine identifiziert, die die Aufnahme von Chemokinen beschleunigen, und offenbart interessante Aspekte über die Signalübertragungsprozesse des ACKR4, die einem bislang unbekannten Mechanismus folgen. Die Erkenntnisse der Studie wurden in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht und können potenziell neue Therapieansätze ermöglichen.
Strukturelle Aspekte der GPCRs
GPCRs sind heptahelikale Transmembranproteine, die aus sieben transmembranären Helixstrukturen bestehen. Die Struktur dieser Rezeptoren ist ausgesprochen vielschichtig und wurde über Jahre hinweg durch das Ballesteros-Weinstein-System klassifiziert. Es ist bemerkenswert, dass die dreidimensionale Struktur des Rhodopsins des Hausrinds bereits 2000 mittels Röntgenstrukturanalyse aufgeklärt werden konnte. In den letzten Jahren wurden mehrere GPCR-Strukturen, hauptsächlich durch Röntgenkristallanalyse, entschlüsselt.
Unter den umfassend erforschten Rezeptoren finden sich der β1-Adrenozeptor, A2A-Adenosinrezeptor und zahlreiche Chemokinrezeptoren wie CCR5 und CXCR4. Diese strukturellen Informationen sind entscheidend, da sie nicht nur die Funktion der Rezeptoren erklären, sondern auch wichtige Ansätze für die Entwicklung neuer Medikamente liefern können. Der GPCR CXCR1 stellte hierbei eine bedeutende Ausnahme dar, dessen Struktur mit Kernspinresonanzspektroskopie ermittelt wurde.
Das Institute für Zelluläre Biologie und Immunologie Thurgau (BITG), das 1999 durch die Thurgauische Stiftung für Wissenschaft und Forschung gegründet wurde, spielt eine zentrale Rolle in der Erforschung dieser essenziellen Rezeptoren. Durch die Kombination aus biochemischer Forschung und strukturellen Analysen setzt das BITG Maßstäbe für die zukünftige Entwicklung gezielter Therapien.