Biochemiker der Universität Zürich (UZH) haben die detaillierte Architektur des Chloridkanals TMEM16A entschlüsselt. Dank dem Protein sollen künftig wirksame Medikamente zur Behandlung der Lungenkrankheit zystische Fibrose entwickelt werden können.

Der molekulare Aufbau des Membranproteins sei für die gezielte Entwicklung dieser Medikamente von grosser Bedeutung, wird UZH-Professor Raimund Dutzler in einer Mitteilung zitiert. Dutzler hat das Team von Forschern am Biochemischen Institut geleitet. Dieser Erfolg bringt Hoffnung, denn bisher gibt es für die zystische Fibrose, eine schwere Erbkrankheit der Lunge, noch keine Heilung.

Die Krankheit wird durch eine Fehlfunktion des Chloridkanals CFTR verursacht. Diese verhindert in bestimmten Körperzellen die Sekretion von Chlorid, was die Schleimschicht in der Lunge austrocknet. Laut UZH beruht ein vielversprechender Therapieansatz darin, einen alternativen Ionentransporter zu aktivieren: den Kalzium-aktivierten Chloridkanal TMEM16A, der in verschiedenen Organen des Körpers vorkommt. Er befindet sich im selben Gewebe und könnte den Wasseraustausch von den Zellen zur Schleimschicht wiederherstellen.

Die Biochemiker haben nun ermittelt, wie sich seine Struktur von eng verwandten Mitgliedern der TMEM16-Familie unterscheidet. Zudem fanden sie heraus, wie er durch die Bindung von Kalzium aktiviert wird. "Dieser Aktivierungsmechanismus ist einzigartig", sagte Erstautorin Cristina Paulino, "da die gebundenen Kalziumionen direkt die Struktur und Elektrostatik des Kanals beeinflussen."

Substanzen müssen Kanal aktivieren

Die Resultate über die Struktur und das Funktionieren von TMEM16A bilden laut UZH die Basis für das Verständnis dieser wichtigen Proteinklasse. Gleichzeitig wird "ein vielversprechender Weg" für die Entwicklung von Medikamenten gegen die zystische Fibrose geebnet.

Für Raimund Dutzler ist klar: Würden zukünftig Substanzen gefunden, die zur Aktivierung des Kanals führen, "könnte TMEM16A den Defekt in der Chloridsekretion im Lungengewebe beheben".

Zur Entschlüsslung haben die Forscher am Biochemischen Institut unter der Leitung von Raimund Dutzler die Kryo-Elektronenmikroskopie verwendet. Damit lässt sich die Struktur von Proteinen detailliert aufklären. Die Entwickler dieser Technologie wurden kürzlich mit dem Chemie-Nobelpreis 2017 ausgezeichnet.