Ein fluoreszierendes Peptidgelenk zur Dimerisierung von Proteinen über Disulfidbindungen

• Antragsteller: Professor Dr. Armin Geyer
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427497450

Kürzlich beschrieben wir ein Disulfid-verbrücktes dimeres Peptid, welches durch oxidative Faltung eines 12 Aminosäuremotivs CX3CX2CX3C (C = Cystein, X = weitere Aminosäuren) gebildet wird. Der hohe Anteil von Cystein – jede dritte Aminosäure ist Cystein – übertrifft den Cysteinanteil natürlicher Cysteinmotive und führt zu einer einzigartigen Selektivität der Homodimerisierung bei der Luftoxidation. Nicht nur das Peptid selbst zeigt diese kovalente Dimerisierung, sondern auch Proteine mit einer Größe von 150 kDa, die mit dem Peptid über rekombinante DNA-Technologie verknüpft wurden. Eines dieser homodimeren Peptide weist eine blaue Fluoreszenz auf, die möglicherweise durch eine Excimer-Wechselwirkung der beiden Tryptophane zustande kommt. Wir werden die strukturellen Voraussetzungen dieses Effektes untersuchen, da er die Anwendungsbreite des Hinge-Dimers als Fluoreszenz-Tag erweitert. Die molekularen Voraussetzungen der Dimerisierung und die oxidative Faltung sollen durch systematische Strukturvariationen untersucht werden. Wir werden auch die Zwischenstufen des Balanceaktes der oxidativen Faltung von acht Cysteinen mit komplementären synthetischen und analytischen Methoden untersuchen. Die strukturellen Voraussetzungen des Dimerisierungsprozesses sollen durch systematische Aminosäure-Variationen der Cysteine, der turn-Aminosäuren und der Seitenketten-Ladungen mit spezieller Fokussierung auf heterodimere Peptide untersucht werden. Spektroskopische Methoden werden eingesetzt, um die konformative Beweglichkeit der beiden Hälften des Gelenks im Hinblick auf systematische Änderungen der Strukturumgebung, d.h. der „Beladung“ des Gelenks mit anderen Polypeptiden unterschiedlicher Größe zu messen. Das Hauptziel dieses Projekts ist die Identifizierung der strukturellen Voraussetzungen des dimeren Tetradisulfidpeptids, welche dessen große Toleranz gegenüber unterschiedlichen Protein-Beladungen begründen sowie dessen einzigartige Regioselektivität der oxidativen Faltung. Die Bestimmung physikochemischer Parameter, der Konformation und der Beweglichkeit dieses Protein-Dimerisierungsmotivs wird von allgemeiner Bedeutung für die Peptid- bzw. Proteinfaltung sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen