Neues Verfahren zur schnelleren und einfacheren Herstellung lipidierter Proteine

Manche körpereigenen Proteine bestehen nicht nur aus Aminosäuren, sondern sind auch mit fettartigen Lipidketten dekoriert, die die biologischen Funktionen des Proteins maßgeblich beeinflussen.

So ist das für die Entstehung vieler Krebsarten mitverantwortliche Protein Ras beispielsweise nur dann aktiv und krebsverursachend, wenn es sich durch einen „Fettanker“ an Membrane binden kann.

Grundlagenforschung als Basis für medizinischen Fortschritt

Ein besseres Verständnis dieser körpereigenen Prozesse kann die Entwicklung neuer Medikamente und Krebstherapien wesentlich beschleunigen. Bisherige Untersuchungsverfahren sind sehr aufwändig und kostenintensiv.

Im Journal of the American Chemical Society (JACS) präsentieren Rolf Breinbauer vom Institut für Organische Chemie der TU Graz und Christian Becker vom Institut für Biologische Chemie der Universität Wien nun eine vielfach einfachere und direktere Methode, um Lipide in Proteine einzuführen.

Edelmetall für die Proteinmodifikation

Konkret nutzen die Forscher das Edelmetall Palladium als Katalysator, um Lipide an Proteine „anzuhängen“. Eine entscheidende Rolle dabei kommt dem Ligand Biphephos zu, wie Breinbauer erklärt: „Insgesamt haben wir fünfzig verschiedene Liganden getestet. Biphephos war sozusagen das Missing Link. Es verfügt über jene Selektivität, die es braucht, damit Palladium die Lipidierung der Schwefel-haltigen Aminosäure Cystein ermöglicht.“

Proteinchemiker Christian Becker übertrug die Ergebnisse auf Proteine und konnte die gleichen Erfolge vorweisen: „Die hervorragende Selektivität des neuen Katalysators und die robuste Reaktion ermöglichen die schnelle Modifikation einer Vielzahl von Cystein-haltigen Peptiden und Proteinen für die biomedizinische Forschung.”

Medizinische Anwendung

Die Dekoration von Proteinen mit Medikamenten und anderen Molekülen, um diese gezielt in den Körper zu liefern und dort aktiv zu halten, ist ein heute in der Medizin häufig angewendetes Verfahren. Die von Breinbauer und Becker entwickelte Methode könnte nun dafür genutzt werden, solche Moleküle mit hoher Effizienz und gezielt in Proteine einzuführen.

Breinbauer ist zuversichtlich, dass diese Methode bald angewendet werden wird, denn „die von uns verwendeten Reagenzien lassen sich sehr einfach herstellen oder sind käuflich erwerblich.“

Link zur Originalpublikation: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b08279

Dieses Forschungsprojekt wurde als Einzelprojekt vom FWF (Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung) gefördert und ist im Field of Expertise „Human & Biotechnology“ verankert, einem von fünf strategischen Schwerpunktfeldern der TU Graz sowie im Forschungsschwerpunkt „Biologische und medizinische Chemie“ der Fakultät Chemie der Universität Wien.

Kontakt TU Graz:
Rolf BREINBAUER
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.
TU Graz | Institut für Organische Chemie
+43 316 873 32400
Email: breinbauer@tugraz.at
orgc.tugraz.at

Kontakt Universität Wien:
Christian F.W. BECKER
Univ.-Prof. Dr.
Uni Wien | Institut für Biologische Chemie
Tel.: +43 1 4277 70510
christian.becker@univie.ac.at

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b08279

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https://biologischechemie.univie.ac.at/ (Institut für Biologische Chemie der Universität Wien)