Katalytische Proteinmodifizierung

Lipidierte Proteine schnell herstellen

Eine an der TU Graz und der Uni Wien entwickelte Methode zur Proteinmodifikation kann zum besserem Verständnis natürlicher Proteinveränderungen beitragen und helfen, Proteintherapeutika zu verbessern.

Forschende der TU Graz und Uni Wien stellen eine neue Methode zur Herstellung lipidierter Proteine vor, die einfach durchzuführen und flexibel anwendbar ist. © TU Graz/ORGC

Manche körpereigenen Proteine bestehen nicht nur aus Aminosäuren, sondern sind auch mit fettartigen Lipidketten dekoriert, die die biologischen Funktionen des Proteins maßgeblich beeinflussen. So ist das für die Entstehung vieler Krebsarten mitverantwortliche Protein Ras beispielsweise nur dann aktiv und krebsverursachend, wenn es sich durch einen „Fettanker“ an Membrane binden kann.

Grundlagenforschung als Basis für medizinischen Fortschritt
Ein besseres Verständnis dieser körpereigenen Prozesse kann die Entwicklung neuer Medikamente und Krebstherapien wesentlich beschleunigen. Bisherige Untersuchungsverfahren sind sehr aufwändig und kostenintensiv. Im Journal of the American Chemical Society (JACS) präsentieren Rolf Breinbauer vom Institut für Organische Chemie der TU Graz und Christian Becker vom Institut für Biologische Chemie der Universität Wien nun eine einfachere und direktere Methode, um Lipide in Proteine einzuführen.

Selektive Katalyse
Konkret nutzen die Forscher das Edelmetall Palladium für die Katalyse, um Lipide an Proteine „anzuhängen“. Eine entscheidende Rolle dabei kommt dem Ligand Biphephos zu, wie Breinbauer erklärt: „Insgesamt haben wir fünfzig verschiedene Liganden getestet. Biphephos war sozusagen das Missing Link. Es verfügt über jene Selektivität, die es braucht, damit Palladium die Lipidierung der Schwefel-haltigen Aminosäure Cystein ermöglicht.“

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Proteinchemiker Christian Becker übertrug die Ergebnisse auf Proteine und konnte die gleichen Erfolge vorweisen: „Die hervorragende Selektivität des neuen Katalysators und die robuste Reaktion ermöglichen die schnelle Modifikation einer Vielzahl von Cystein-haltigen Peptiden und Proteinen für die biomedizinische Forschung.”

Medizinische Anwendung
Das Beladen von Proteinen mit Wirkstoffen und anderen Molekülen, um diese gezielt in den Körper zu bringen und dort aktiv zu halten, ist ein heute in der Medizin häufig angewendetes Verfahren. Die von Breinbauer und Becker entwickelte Methode könnte nun dafür genutzt werden, Moleküle mit hoher Effizienz und gezielt in Proteine einzuführen. Breinbauer ist zuversichtlich, dass diese Methode bald angewendet werden wird, denn „die von uns verwendeten Reagenzien lassen sich sehr einfach herstellen oder sind käuflich erwerblich.“

Förderung
Dieses Forschungsprojekt wurde als Einzelprojekt vom FWF (Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung) gefördert und ist im Field of Expertise „Human & Biotechnology“ verankert, einem von fünf strategischen Schwerpunktfeldern der TU Graz sowie im Forschungsschwerpunkt „Biologische und medizinische Chemie“ der Fakultät Chemie der Universität Wien.

Originalpublikation unter https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b08279

Quelle: Technische Universität Graz

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