NO-Nachweis

Sensor für Lust-Molekül in Sicht

Neue Methode weist NO selektiv und empfindlich nach

Die Entdeckung, dass Stickstoffmonoxid (NO) im menschlichen Stoffwechsel vorkommt, war 1987 eine große Überraschung. Inzwischen wurden viele biologische Prozesse entdeckt, an denen das Gas als Botenstoff beteiligt ist. So spielt NO eine wichtige Rolle bei der Muskelentspannung, bei Immunreaktionen und hilft unserem Gedächtnis auf die Sprünge. Zum Medienstar wurde das kleine Molekül mit
der großen Wirkung 1998, als Viagra auf den Markt kam: Die blaue Wunderpille setzt im Körper NO frei, das aufgrund seiner gefäßerweiternden Wirkung Erektionsstörungen entgegenwirkt.

Ausreichend empfindliche Nachweismethoden für NO sind heiß begehrt, aber noch Mangelware. Das könnte sich bald ändern, denn Stephen J. Lippard, Katherine J. Franz und Nisha Singh vom Massachusetts Institute of Technology haben eine vielversprechende neue Nachweisstrategie für NO entwickelt, wie in der jüngsten Ausgabe der von der GDCh herausgegebenen Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet wird.

Ein spezieller Cobaltkomplex ist die Basis der neuen Nachweismethode. Der Komplex besteht aus einem zentralen Cobaltatom, das von den zwei „Armen“ eines organischen Liganden wie von einer Klammer umspannt wird. Der Ligand heftet sich mit insgesamt vier Bindungsstellen an das Cobaltatom. Kommt der Komplex mit Stickstoffmonoxid in Berührung, so verdrängen jeweils zwei NO-Moleküle zwei der
„Haftpunkte“ des Liganden vom Cobalt. Der Ligand ist dann nur noch mit einem seiner zwei „Arme“ gebunden. Der Clou der Methode besteht in den Veränderungen der Fluoreszenzeigenschaften des Liganden: Solange er vierfach an das Cobaltatom gebunden ist, wird durch Wechselwirkungen mit dem Zentralatom die Fluoreszenz des Liganden unterdrückt. Ist das eine „Ärmchen“ dagegen freigesetzt, kann der Ligand wieder fluoreszieren. Die Fluoreszenz signalisiert also die Anwesenheit von NO. Auf andere Moleküle, wie etwa Sauerstoff, reagiert dieser NO-Nachweis
nicht, er ist selektiv.

„Viele der heutigen NO-Nachweise basieren auf der Identifizierung der Abbauprodukte Nitrit und Nitrat. Unser Fluoreszenzindikator reagiert dagegen direkt auf NO. Er hat das Potenzial, die Bildung von NO sowohl räumlich als auch
zeitlich aufgelöst in Echtzeit sichtbar zu machen,“ hofft Lippard. Derzeit arbeiten die Forscher an der Entwicklung noch empfindlicherer, wasserlöslicher Sensoren mit einer stärkeren Fluoreszenz. „Mit dieser zukünftigen
Sensor-Generation sollten NO-Messungen in Zellkulturen möglich sein. Und in ferner Zukunft könnten auch direkte medizinische Anwendungen in Frage kommen,“ zeigt sich Lippard optimistisch.

Kontakt:

Prof. Stephen Lippard
Dept. of Chemistry
Massachusetts Institute
of Technology
77 Massachusetts Avenue
Cambridge, MA 02139
USA

Fax: (+1) 617-258-8150

E-mail: lippard@lippard.mit.edu

Quelle: Angewandte Chemie 2000, 112 (12), 2194 – 2197