Dokument: Präzisionsmakromoleküle zur multivalenten Präsentation supramolekularer Bindungsmotive und deren Wechselwirkung mit Proteinen

Titel:	Präzisionsmakromoleküle zur multivalenten Präsentation supramolekularer Bindungsmotive und deren Wechselwirkung mit Proteinen
Weiterer Titel:	Precision macromolecules for multivalent presentation of supramolecular binding motifs and their interaction with proteins
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=67847
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20241209-084936-7
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Seiler, Theresa Maria [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 10,07 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 03.12.2024 / geändert 03.12.2024
Beitragende:	Prof. Dr. Laura Hartmann [Gutachter] Prof. Dr. Thomas Schrader [Gutachter]
Stichwörter:	Multivalenz, Surpamolekulare Chemie, Makromolekül, Molekulare Pinzette
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibung:	Die Supramolekulare Chemie rückte vor allem in den letzten Jahren verstärkt in den Fokus der Wissenschaft, insbesondere im Feld der Biologie. Hinsichtlich der nur schwer zu erforschenden grundlegenden Prozesse auf molekularer Ebene werden neuartige chemische Werkzeuge gefordert um Protein-Protein Wechselwirkungen (engl.: protein-protein interactions, PPIs) genauer zu untersuchen. Ein besseres Verständnis und mögliche Modulierungen von PPIs haben großes Potenziel zur Nutzung für neuartige Diagnosemethoden und Therapien von Krankheiten. Eine große Herausforderung stellt hierbei die spezifische Erkennung und Bindung von Proteinoberflächen dar. Supramolekulare Liganden müssen zur effektiven Modulation von PPIs oft in flachen Rillen oder großen Poren auf der Proteinoberfläche binden. Diese Dissertation befasst sich mit dem Design, der Synthese und Untersuchung eines supramolekularen Liganden zur selektiven Bindung in der Nähe des nuklearen Exportsignals (engl. nuclear export signal, NES) des Zielproteins Survivin um effektiv die Bindung zum Partnerprotein CRM1 zu inhibieren. Survivin ist ein wichtiges Mitglied der Familie der Apoptose-Inhibitoren. Es reguliert zudem die Zellproliferation und wird in fast allen menschlichen Krebszellen überreguliert. Da seine Doppelfunktion durch den Exportrezeptor CMR1 vermittelt wird, stellt die gezielte Inhibierung der Interaktion durch synthetische Modulatoren ein attraktives Ziel, besonders im Hinblick auf die Entwicklung von Therapeutika, dar. Um einen spezifischen, hochaffinen Inhibitor für die CRM1-Survivin Interaktion zu erhalten, wurden in dieser Arbeit sequenzdefinierte makromolekulare Gerüste synthetisiert, welche in Kombination mit jeweils zwei von Schrader et al. etablierten molekularen Pinzetten (engl.: Tweezers), potente divalente Liganden darstellen. Zur weiteren Erhöhung der Valenz und zur gleichzeitigen Erleichterung der Zellaufnahme wurde das Konzept um die Anbringung auf ultrakleinen Goldnanopartikeln erweitert. Inspiriert von den Abständen der zu bindenden, im Homodimer vorliegenden, Lysinseitenketten in der Nähe des NESs, wurden drei Tweezer-Makromoleküle mit zunehmenden Interligandenabständen entwickelt. Für die Synthese der makromolekularen Grundgerüste wurde die Polymerfestphasensynthese nach Hartmann et al. herangezogen. Sie ermöglicht die individuelle Einstellung von Parametern wie der Valenz, der Abstände, der Konturlänge oder der Hydrophilie durch Verwendung von maßgeschneiderten Bausteinen. Die Anbringung der Tweezer erfolgte in Kooperation mit dem Arbeitskreis von Prof. Dr. Schrader und mittels Kupfer-katalysierter Azid-Alkin-Cycloaddition. In nachfolgenden biochemischen Untersuchungen gemeinsam mit dem Arbeitskreis von Prof. Dr. Knauer hinsichtlich der Bindung (Oberflächenplasmonenresonanz, engl.: surface plasmon resonance, SPR) und Inhibition (Pull-Down Assays) der Survivin/CRM1 Interaktion zeigte das längste divalente Konstrukt die höchsten Affinitätswerte und eine effiziente Hemmung der PPI bei ca. 10 µM. Da allerdings die Tweezer-Makromoleküle allein nicht fähig sind die Zellmembranen zu durchdringen, dies aber für die Entwicklung von effektiven Therapeutika essenziell ist, wurde im nächsten Schritt sowohl der monovalente Tweezer als auch das divalente Tweezer-Makromolekül in Kooperation mit dem Arbeitskreis von Prof. Dr. Epple an ultrakleine Goldnanopartikel angebracht. So konnte zum einen das Konzept der Multivalenz durch Erhöhung der Tweezer-Valenz von zwei auf 10 respektive 16 erhöht werden, wodurch zum einen die Affinität um das 100fache verbessert werden, als auch die Inhibitionsfähigkeit weiter gesteigert werden konnte. Zum anderen konnte in einer Zellaufnahme Studie mit HeLa-Zellen der erfolgreiche Transport der Tweezer-Nanopartikelkonstrukte in die Zellen gezeigt werden und die Konstrukte in Zellorganellen durch konfokale Mikroskopie nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse zeigen, wie ein supramolekulares Erkennungsmotiv zu einem starken PPI-Inhibitor durch die individuelle Kombination verschiedener multivalenter Gerüste weiterentwickelt werden kann. Durch Kombination von Multivalenz und Einbindung von Peptidsequenzen komplementär zur Proteinoberfläche könnte in zukünftigen Projekten die Spezifität als auch die Affinität weiter verbessert werden.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Organische Chemie und Makromolekulare Chemie
Dokument erstellt am:	09.12.2024
Dateien geändert am:	09.12.2024
Promotionsantrag am:	17.07.2024
Datum der Promotion:	07.11.2024