Chemische Chaperone sind exogene Substanzen, die den Prozess der Proteinfaltung im Endoplasmatischen Retikulum einer Zelle unterstützen. Sie stabilisieren die Protein-Konformation gegen thermisch und chemisch induzierte Denaturierung.

Beschreibung

Natürliche Chaperone sind zelleigene Proteine, die neu synthetisierten Proteinen „helfen“, sich korrekt zu falten. Im Gegensatz dazu sind chemische Chaperone von außen zugeführte Substanzen, mit teilweise recht einfacher chemischer Struktur. Die chemischen Chaperone unterstützen ebenfalls den Prozess der Proteinfaltung. Sie erhöhen beispielsweise die Löslichkeit der Proteine und unterdrücken damit die Aggregation von ungefalteten Proteinen. Einen etwas anderen Wirkmechanismus hat Phenylbutyrat (PBA), das die hydrophoben Domänen fehlgefalteter Proteine maskiert und so deren Aggregation verhindert.

Für pharmakologische In-vivo-Anwendungen als Arzneimittel werden zu hohe systemische Konzentrationen an chemischen Chaperonen benötigt, die mit erheblichen toxischen Nebenwirkungen verbunden sind. In vitro werden dagegen chemische Chaperone häufig bei der Produktion von rekombinanten Proteinen eingesetzt. Dort erhöhen sie die Produktionsausbeute.

Im Gegensatz zu den chemischen Chaperonen binden die pharmakologischen Chaperone spezifisch an ungefaltete Proteine – im Idealfall nur an einen Proteintyp – und stabilisieren die Struktur des Proteins. In einigen Veröffentlichungen werden allerdings die Begriffe chemisches Chaperon und pharmakologisches Chaperon synonym verwendet.

Beispiele

Zu den chemischen Chaperonen gehört eine Vielzahl organischen Verbindungen. Dimethylsulfoxid, Polyamine wie Spermin und Spermidin, Polyole wie Glycerin, bestimmte Aminosäuren wie Lysin, sind die einfachsten Vertreter chemischer Chaperone. Phenylbutyrat (genauer: 4-Phenylbutyrat) ist ein chemisches Chaperon, das aufgrund seines breiten Wirkungsspektrums – nicht nur als chemisches Chaperon – ein hohes pharmakologisches Potenzial hat.

Weiterführende Literatur

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Einzelnachweise

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  4. ↑ T. Arakawa, Y. Kita u. a.: Aggregation suppression of proteins by arginine during thermal unfolding. In: Protein and peptide letters. Band 13, Nummer 9, 2006, S. 921–927, ISSN 0929-8665. PMID 17100648.
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  6. ↑ S. Z. Bathaie, B. B. Nobakht u. a.: Effect of chemical chaperones on glucose-induced lysozyme modifications. In: The protein journal. Band 30, Nummer 7, Oktober 2011, S. 480–489, ISSN 1875-8355. doi:10.1007/s10930-011-9353-x. PMID 21882049.
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  8. ↑ G. H. Yam, K. Gaplovska-Kysela u. a.: Sodium 4-phenylbutyrate acts as a chemical chaperone on misfolded myocilin to rescue cells from endoplasmic reticulum stress and apoptosis. In: Investigative ophthalmology & visual science. Band 48, Nummer 4, April 2007, S. 1683–1690, ISSN 0146-0404. doi:10.1167/iovs.06-0943. PMID 17389500.
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