Gezielte Strukturierung von Proteinkomplexen
Die gesteuerte räumliche Organisation ist ein wichtiger Aspekt beim biotechnologischen Einsatz von Proteinen, u.a. der Immobilisierung von Antikörpern oder Erzeugung von Nanostrukturen auf biologischen Substraten. Mit herkömmlichen Techniken ist jedoch meist keine kontrollierte Immobilisierung mehrerer Proteine (Ko-Immobilisierung) auf molekularer Ebene möglich. Das EU-finanzierte Projekt DECODEB (Defined co-immobilization by DNA binding protein tags) entwickelte eine Technologie, mit der quartäre Strukturen von Proteinen sowohl in Lösung als auch auf Oberflächen gebildet werden können. Hierfür sollte vor allem ein Tagsystem für Fusionsproteine zur Ko-Immobilisierung von Proteinen über Protein-DNA-Interaktionen entwickelt werden. DNA-bindende Proteine erkennen mit hoher Bindungsaffinität unterschiedliche Sequenzen und dienten damit als Fusionstags der sequenzspezifischen Protein-DNA-Interaktion. Varianten der drei Proteintags wurden synthetisiert, exprimiert und aufgereinigt und die Bindung mittels EMSA (elektrophoretischer Mobilitäts-Shift-Assay) analysiert. Alle Varianten der DNA-bindenden Tags zeigten eine hochspezifische simultane Ko-Bindung an verschiedene doppelsträngige DNA-Sonden mit ihren jeweiligen DNA-Sequenzen. Für eine Machbarkeitsstudie testeten die Forscher Fusionsstrategien mit induzierter Proteinbindung und kontrollierter chemischer Vernetzung zwischen nativen Zielproteinen und DNA-bindenden Proteintags. Da dieser Ansatz am erfolgreichsten war, wurde er vom Projekt übernommen. Das neue Ko-Immobilisierungssystem bewährte sich bereits bei der Signalverstärkung während der Entwicklung von DNA-Biosensoren. Der erfolgreiche Einsatz des Peroxidase-Reporter-Konjugats zur Signalverstärkung beim Papillomavirus HPV16-Genosensor bestätigte dessen Eignung als universelles Detektionsmolekül. Insgesamt demonstrierte DECODEB damit, dass sich Konjugate zur Detektion von Zielmolekülen und Signalverstärkung eignen.
Schlüsselbegriffe
Proteinkomplexe, Proteinimmobilisierung, DECODEB, DNA-bindender Tag, DNA-Biosensor
