Forscher berichten über den lichtgesteuerten Transport von Biomolekülen durch die Zellmembran

Das Durchqueren der Membran ist eine große Herausforderung auf dem Weg durch die Zelle. Große Biomoleküle profitieren in der Regel von unterschiedlichen Transportstrategien zur Überwindung der Lipiddoppelschicht. Daher ist das Design und die Synthese neuer Träger für den Transport hydrophiler Substanzen wie Arzneimittel in die Zelle von entscheidender Bedeutung. Unter diesen Transportern sind diejenigen, die Licht als Reiz nutzen, aufgrund ihrer hohen Präzision, der Vermeidung chemischer Abfälle und der Möglichkeit einer Fernanwendung besonders attraktiv.

In Zusammenarbeit mit einem Team der Universidade Nova de Lisboa (NOVA) berichteten Forscher des Zentrums für Forschung in biologischer Chemie und molekularen Materialien (CiQUS) an der Universität Santiago de Compostela über neue auf Licht reagierende Membrantransporter für die Translokation von Peptidladungen im Inneren Lebende Zellen.

„Unser Design stützte sich auf Calixaren-basierte Rezeptoren mit einer Azobenzol-Einheit, die als photoresponsives Gegenion eingesetzt werden kann, um die Kontrolle über den Transport kationischer Peptide zu erlangen“, sagte Prof. Javier Montenegro, Hauptforscher am CiQUS. Gegenionen sind entgegengesetzt geladene Ionen, die von der geladenen Verbindung angezogen werden und in diesem Fall ladungsneutralisierte Komplexe mit höherer Membranpermeabilität bilden.

Bei Bestrahlung mit Licht ändern Azobenzoleinheiten ihre Konfiguration von einer polareren zu einer hydrophoberen Konformation und gelangen so erfolgreich in das Zytosol. „Die dynamische Kontrolle der Struktur und Polarität von Gegenionaktivatoren durch den Einsatz von Licht bietet eine vielversprechende konzeptionelle Strategie zur Entwicklung stimuliresponsiver Membranträger“, erklärte Dr. Nuno Basílio, Forscher bei NOVA und Co-Autor der kürzlich in veröffentlichten Arbeit Zeitschrift der American Chemical Society (JACS).

Den Autoren zufolge zeigt die Synthese solcher molekularer Photoschalter ihr Potenzial für die lichtgesteuerte Abgabe großer Biomoleküle und sieht neue Möglichkeiten in ferngesteuerten Systemen für pharmazeutische Anwendungen vor.