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 Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise