Lumineszierender Pt(II) Tag zur Beobachtung der (Fehl)faltung und Zusammenlagerung von Peptiden

• Antragsteller: Dr. Charles Lochenie
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Biochemie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 393103351

Heute ist es klar, dass die Funktion eines Materials nicht nur von seinen einzelnen Komponenten abhängig ist, sondern auch von der supramolekularen Anordnung der Moleküle in Raum, Zeit, und Energie, und das sowohl in Lösung, als auch im Feststoff. In einigen Fällen ordnen sich Moleküle spontan in einer organisierten supramolekularen Einheit an, dieses Phänomen ist als Selbstorganisation bekannt. Dieser Prozess ist essentiell für das Leben, da er stattfindet, wenn ein DNA-Doppelstrang durch Pair-Matching geformt wird, wenn sich Peptide selbst zu einem Protein anordnen, oder wenn eine Zellmembran von Phospholipiden gebaut wird. In allen Fällen sind intermolekulare Wechselwirkungen wie H-Bindungen, van-der-Waals-Wechselwirkungen oder pi-Wechselwirkungen die zugrunde liegende Triebkraft für die Selbstorganisation. Ein Peptid muss, wie bereits erwähnt, gefaltet werden, um seine Funktion zu erreichen, jedoch können für einige Peptide eine Fehlfaltung und/oder Selbstorganisation auftreten, und zu einer sogenannten Amyloidose führen, bei der sich falschgefaltete Polypeptide selbst in oligomere b-sheets (Protofibrillen) anordnen, diese aggregieren dann in Fibrillen. Die bekannteste Amyloidose führt zur Alzheimer-Krankheit, aber Parkinson-Krankheit, Diabetes Typ II und Prion-Erkrankungen gehören auch zu dieser Klasse von Krankheiten, in jedem Fall ist ein anderes Protein für den Aufbau der Fibrillen verantwortlich.Allerdings würde die Beobachtung der Aggregation und Disaggregation von Amyloidpeptiden in lebenden Medien einen Reporter erfordern, der es ermöglicht, in Echtzeit die Bildung der Fibrillen zu überwachen und zwischen dem aggregierten und nicht aggregierten Zustand zu unterscheiden. In dieser Hinsicht könnten lumineszierende Pt(II) Komplexe als Tag verwendet werden. Mit ihrer Emission im sichtbaren Bereich mit einer großen Stokes-Verschiebung, ihren hohen Quantenausbeuten, langer Lebensdauer des angeregten Zustandes und hoher Stabilität sind Pt(II) Komplexe ideal, um als Bio-Imaging-Label verwendet zu werden.Das Forschungsziel dieses Antrags besteht darin, einen lumineszierenden Tag zur Überwachung der Aggregationsprozesse von amyloid ähnlichen Peptiden zu entwickeln. Die Neuheit dieses Projektes besteht darin, dass der entwickelte, lumineszierende Pt(II) Tag seine Emissionseigenschaften bei der Aggregation verändern würde. Der Pt(II) Komplex wird an die N-terminale Aminosäure der Peptide gekoppelt und die photophysikalischen Eigenschaften sowie das Selbstorganisationsverhalten der neuen [Pt]-Peptidmoleküle werden untersucht. Es wird erwartet, dass bei der Aggregation die Pt(II) Komplexe am Ende der Peptidkette wechselwirken. Gestapelte Pt(II) Komplexe weisen, wie in Literatur bekannt, ein unterschiedliches Emissionsspektrum auf, welches dann die Identifizierung von aggregierten Peptiden ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeberin: Professorin Dr. Luisa De Cola