Künstliche Proteine designen
Bei Alpha-Helices (aHs) handelt es sich um allgemeine Sekundärstrukturen in Proteinen mit spiralförmiger Anordnung, welche durch eine Wasserstoffverbindung stabilisiert werden. Sie spielen eine zentrale Rolle für die Erkennung zwischen Proteinen oder zwischen Proteinen und Nukleinsäuren. Deren Interaktionen zeichnen sich dadurch aus, dass spezifische Rückstände an deren Oberflächen präsentiert werden. Bei Foldameren handelt es sich um künstliche Moleküle, welche die Struktur natürlicher Moleküle nachbilden und welche sich zu Helicen formen können. In einem Versuch, die Proteinfunktionen zu reproduzieren und zu erweitern, wurde eine Reihe von Foldamerrückgraten künstlich hergestellt. Das Ziel des Projekts LXWAP (Re-designing zinc finger proteins by swapping alpha-helical domains with foldamer helices) bestand in der Schaffung neuer Verbundproteine durch den Austausch natürlicher aHs mit Oliguriehelices als Foldameren. Zur Erbringung eines Grundsatzbeweises wählten die Forscher Transkriptionsfaktoren aus, welche die sogenannte Zinkfingerdomäne beinhalten. Diese Metalloproteine sind auf die Nukleinsäurebindung spezialisiert und stellen einen idealen Ausgangspunkt dar, um das Austauschen von aHs mit Foldameren zu untersuchen. Anfangs untersuchten Forscher die Möglichkeit einer Einführung der hybriden Oligurie-Fingerzinkdomäne in den Transkriptionsfaktor Zif268. Es wurden die Auswirkungen dieses Austauschs auf die Falt- sowie Metall bindenden Eigenschaften untersucht. In der letzten Stufe wurde die Möglichkeit untersucht, ein komplett neues Protein zu erschaffen, welches ein hybrides Motiv beinhaltet und es wurden die Metall sowie DNA bindenden Merkmale dieses chimären Proteins ermittelt. Forscher demonstrierten, dass Oligurie-Zinkfingerdomänen Helicen bilden, welche sich als gute Imitationen natürlicher aHs erweisen. Die Foldamerhelicen wurden erfolgreich künstlich hergestellt und zeigten Zink bindende Merkmale ähnlich derer natürlicher Domänen. Die vorläufigen Ergebnisse bestätigten die Machbarkeit der Assemblierung des kompletten chimären Transkriptionsfaktors uZif268 mit einer ordnungsgemäß funktionierenden Faltung und DNA bindenden Eigenschaften. LXWAP verdeutlichte die Durchführbarkeit der Gestaltung von Zinkfingerdomänen mit definierten Eigenschaften und angepassten Erkennungsmerkmalen. Das Projekt stellt im Hinblick auf die Schaffung künstlicher Proteine zur Anwendung in Forschung und Medizin einen wesentlichen Schritt nach vorne dar.
Schlüsselbegriffe
Alpha-Helices, Foldamere, LXWAP, Oligurie, Zinkfingerdomäne
