SNARE-Proteine und der molekulare Mechanismus der Anästhesie

Im Gegensatz zu den meisten klinisch verwendeten Medikamenten ist der molekulare Wirkmechanismus der Allgemeinanästhesie unbekannt. In den letzten Jahren haben sich Hinweise gemehrt, dass Anästhetika eine Wirkung auf präsynaptische Proteine haben. Im Labor von Mike Crowder wurde vor kurzem eine Mutation im Nematoden C. elegans isoliert, die den Organismus resistent gegenüber volatilen Anästhetika macht. Diese Mutation, unc-64(md130), ist im Celegans Gen für Syntaxin, einem präsynaptischen SNARE-Protein. SNARE- Proteine sind evolutionär weitgehend konserviert und unerlässliche Bestandteile der meisten Exozytosevorgänge, besonders der synaptischen Neurotransmitterfreisetzung. Genetische Studien zeigen, dass neuronale SNARE- Proteine mögliche Ziele für Anästhetika darstellen. Im Rahmen meines schon im August 2000 begonnenen Forschungsaufenthalts plane ich, rekombinante SNARE-Proteine und SNARE-Komplexe herzustellen und diese mittels 19F-NMR-Spektroskopie auf ihre Bindungsfähigkeit von Isofluran zu testen. Diese Methode wurde an der Washington University mitentwickelt und kürzlich zur Charakterisierung der Bindung von Isofluran und Albumin eingesetzt. Erste Ergebnisse unserer Experimente zeigen, dass SNAP-25 (Ratte), ein Syntaxin bindendes SNARE- Protein, Isofluran sättigbar im Bereich klinisch verwendeter Dosierungen bindet. Dies ist ein sehr viel versprechendes Resultat, weil es eine wahrscheinlich klinisch relevante Bindung von Anästhetika an präsynaptische Proteine zeigt. Mittels gängiger molekularbiologischer Techniken werde ich versuchen, die strukturellen Erfordernisse für die Bindung von Anästhetika aufzuklären, z.B. durch die Generierung von unterschiedlichen Deletionen an SNARE-Proteinen. Ein weiterer Ansatz wird sein, mittels rekombinantem MD130-Syntaxin die Ursache für die Resistenz der unc-64(md130) Mutation gegenüber Anästhetika aufzuklären. Zusammenfassend ist das Ziel meines Forschungsaufenthalts, den molekularen Mechanismus der Wirkung von Anästhetika auf die Neurotransmitterfreisetzung und insbesondere der Einfluss auf präsynaptische SNARE-Proteine zu erforschen.