Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI haben erstmals auf molekularer Ebene beobachtet, wie ein lichtschaltbarer Wirkstoff gegen Bluthochdruck seine Form verändert und dadurch seine Wirkung am Rezeptor steuert. Mit ultraschnellen Messungen am Freie-Elektronen-Röntgenlaser SwissFEL konnten sie zeigen, warum das Molekül Photoazolol-1 seine blutdrucksenkende Kraft je nach Lichtbestrahlung an- oder abschwächt. Die Ergebnisse ebnen den Weg für Medikamente, die sich gezielt mit Licht in nur einem Körperteil aktivieren lassen und so Nebenwirkungen in anderen Organen vermeiden.

Der untersuchte Betablocker ist einer herkömmlichen Substanz nachempfunden, die seit Jahrzehnten bei Bluthochdruck und Herzrhythmusstörungen eingesetzt wird. Durch eine eingebaute Azobenzol-Gruppe klappt das Molekül unter violettem Licht von einer geraden in eine gebogene Form um – innerhalb von Picosekunden. In der geraden Form passt es optimal in die Bindungstasche bestimmter β-adrenergener Rezeptoren und blockiert diese aktiv. In der gebogenen Form bleibt es zwar in der Tasche stecken, hemmt den Rezeptor jedoch schwächer. Der Wirkstoff wirkt dann eher passiv, ohne die Andockstelle für Stresshormone wie Adrenalin vollständig freizugeben.

Damit funktioniert der Lichtschalter nicht nur als einfaches Ein-Aus-System, sondern als fein regulierbarer Dimmer. Mit grünem Licht lässt sich die gebogene Form rasch wieder in die gerade zurückverwandeln. Zellversuche hatten bereits gezeigt, dass sich damit die Schlagfrequenz von Herzmuskelzellen steuern lässt. Die PSI-Messungen liefern nun die atomare Erklärung dafür.

Die Studie, die in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ erschienen ist, entstand in Zusammenarbeit mit Forschern des Consejo Superior de Investigaciones Científicas in Barcelona und dem PSI-Spin-off-Unternehmen leadXPro. Die Ergebnisse sollen künftig helfen, weitere lichtschaltbare Wirkstoffe gezielter zu entwickeln – etwa gegen Autoimmunerkrankungen oder Parkinson.

Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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