Entwicklung eines neuen Proteinsyntheseverfahrens
Proteine steuern als Schlüsselmoleküle die meisten biochemischen und Kommunikationsprozesse. Dabei hängt ihre Funktion wesentlich von ihrer dreidimensionalen Konfiguration und von den Veränderungen ab, die während der Translation stattfinden. Proteinfehlfaltungen führen zur Aggregation und Bildung von Amyloiden, die typisch für verschiedene neurodegenerative Erkrankungen sind. Bei amyloidogenen Erkrankungen wie familiärer Amyloid-Polyneuropathie (FAP) aggregiert das Protein Transthyretin (TTR), das als Träger von Thyroxin und Retinol fungiert. In Strukturanalysen fehlgefalteter TTR stellte sich heraus, dass der Mangel an Cysteinresten und Disulfidbindungen schließlich zur fehlerhaften Konfiguration führt. Ziel des EU-finanzierten Projekts CYCLATTR (Application of novel cyclic ligation auxiliaries in the study of Transthyretin and derived pathologies) war es, ein Verfahren zur Synthese fehlgefalteter Proteine für weitere Struktur- und Funktionsanalysen zu entwickeln. Hierfür wurde das Verfahren der nativen chemischen Ligation (NCL) angewendet, da so in einzigartiger Weise native posttranslationale Modifikationen von Proteinen erzeugt werden können. Mit der Methode von CYCLATTR gelang es, die Nachteile langwieriger Synthesewege, langsamer Ligationskinetik und Entfernung aggressiver Säuren zu vermeiden. Da die Reaktionsbedingungen milder waren, blieben die empfindlichen post-translationalen Modifikationen erhalten. Mit einem speziellen Adjuvans konnte auch der Zeitaufwand beim Aufbau der Peptidbindung zwischen verschiedenen Aminosäuren deutlich verringert werden. Insgesamt wird das optimierte NCL-Verfahren dazu beitragen, neue Anwendungen für die chemische Synthese rekombinanter Proteine zu entwickeln. Ein hervorragendes Beispiel hierfür ist die bislang nicht machbare Synthese fehlgefalteter Proteine wie TTR. Analysen fehlgefalteter Proteine sind von zentraler Bedeutung, um Ursachen für Fehlfunktionen und entsprechende neurodegenerative und andere Erkrankungen zu klären.
Schlüsselbegriffe
Protein, chemische Synthese, Transthyretin, native chemische Ligation, post-translationale Modifikationen
