Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Größere Tasche

12.08.2014

Umprogrammierte nichtribosomale Peptid-Synthetase baut Aminosäuren mit reaktiven Stellen für Klick-Chemie ein

Eine einzelne gezielte Mutation genügt, um ein natürliches Peptidsynthese-System so zu verändern, dass es auch nicht-natürliche Aminosäuren in Peptide einbaut, berichten Schweizer Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie.


Eine einzelne gezielte Mutation genügt, um ein natürliches Peptidsynthese-System so zu verändern, dass es auch nicht-natürliche Aminosäuren in Peptide einbaut, so Schweizer Wissenschaftler.

(c) Wiley-VCH

Die Mutation vergrößert die Bindungstasche innerhalb einer Domäne des Systems und variiert damit dessen Substratspezifität. Den Forschern gelang so der Einbau von Aminosäuren mit einer spezifischen reaktiven Gruppe, über die das Peptid später leicht modifiziert werden kann.

Für die Suche nach neuen Wirkstoffen mithilfe der kombinatorischen Chemie und Screeningverfahren stehen Forscher oft vor der Aufgabe, Naturstoffe zu modifizieren und zu variieren, indem sie beispielsweise mit weiteren Molekülteilen verknüpft werden.

Besonders wichtig sind auch hochspezifische Kopplungen mit molekularen Markern, um die Verteilung von Naturstoffen in Zellen und Geweben beobachten zu können. Kopplungen, die fast so einfach wie per Druckknopf ablaufen, lassen sich mit der so genannten „Klick-Chemie“ verwirklichen. Diese umfasst breit anwendbare Reaktionen, z.B. zwischen Alkinen und Aziden, die hohe Ausbeuten liefern.

Der Naturstoff muss dazu zunächst mit einer solchen Alkin- oder Azid-Gruppe ausgestattet werden. Eine Möglichkeit ist der Einbau von Aminosäuren mit Alkin- oder Azid-Seitenketten in Proteine durch Eingriffe in deren Biosynthese.

Viele interessante Naturstoffe, wie die Gramicidin-Antibiotika, werden jedoch nicht auf dem klassischen Wege der Proteinbiosynthese gebildet, d.h. über das Ablesen von Genen und den Zusammenbau von Aminosäuren in den Ribosomen, sondern über so genannte nichtribosomale Peptidsynthetasen, sehr große Multienzymkomplexe, deren einzelne Module wie Perlen auf einer Schnur aneinander hängen.

Sie aktivieren die Aminosäure-Bausteine und bauen sie in die wachsende Peptidkette ein. Anzahl, Art und Reihenfolge der einzelnen Module bestimmen die Länge und Zusammensetzung des hergestellten, meist kurzkettigen Peptids. Da außer den gängigen Aminosäuren auch andere, teils ungewöhnliche Einzelbausteine eingebaut werden können, ist eine erstaunliche Vielfalt an Peptiden möglich.

Die Forscher von der ETH Zürich um Donald Hilvert tauschten durch Mutation eine einzelne Aminosäure in einem Modul des Herstellungsapparates für das Antibiotikum Gramicidin S aus. Variiert wurde eine so genannte A-Domäne, die die natürliche Aminosäure Phenylalanin spezifisch erkennt und aktiviert.

Die Mutation schafft mehr Platz in der Bindungstasche, sodass anstelle von Phenylalanin auch nicht-natürliche Aminosäuren, die eine Azid- oder Alkin-Gruppe tragen, aktiviert und in die Peptidkette eingebaut werden. Die katalytische Aktivität des Gesamtsystems wird durch diese veränderte Selektivität nicht beeinträchtigt.

Da viele verschiedene nichtribosomale Synthese-Systeme über solche A-Domänen verfügen, ist die neue Methode ein potenziell genereller Ansatz, um wichtige Naturstoffe mit einer reaktiven Stelle für eine hochspezifische kovalente Modifikation auszustatten.

Angewandte Chemie: Presseinfo 30/2014

Autor: Donald Hilvert, ETH Zürich (Switzerland), http://www.protein.ethz.ch

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201405281

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://www.gdch.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie
23.01.2018 | Uniklinik Köln

nachricht Lebensrettende Mikrobläschen
23.01.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

23.01.2018 | Veranstaltungen

Gemeinsam innovativ werden

23.01.2018 | Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Lebensrettende Mikrobläschen

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

3D-Druck von Metallen: Neue Legierung ermöglicht Druck von sicheren Stahl-Produkten

23.01.2018 | Maschinenbau

CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics