Zelluläre Lokalisierung von Proteinen Modifizierung von Proteinen (protein labeling)

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Zellen bestehen aus verschiedenen Unterstrukturen beispielsweise dem Zellkern, dem Zytoplasma und Mitochondrien. Die Verteilung von Proteinen zwischen und innerhalb dieser Zellkompartimente ist entscheidend für die korrekte Funktion der Proteine. Störungen in der subzellulären Proteinlokalisierung wurden im Zusammenhang mit einer Reihe von Krankheiten, wie Mukoviszidose, familiärer Hypercholesterolämie und diversen Krebserkrankungen, beobachtet. Zur Untersuchung solcher Zusammenhänge sind Methoden entscheidend, die es erlauben gezielt die Lokalisierung von bestimmten Proteinen in lebenden Zellen zu steuern. Dafür bisher verwendete Ansätze erfordern die Modifikation des Zielproteins durch genetische Manipulationen, wodurch gleichzeitig zum Teil erhebliche Störungen des Ausganszustandes der Zelle induziert werden. Dieser Antrag hat die Entwicklung von Sonden zum Ziel, die es erlauben die Lokalisierung eines nativen Zielproteins in lebenden Zellen zu steuern. Dafür sollen Sondenmoleküle entwickelt werden, die zuerst das Zielprotein selektiv binden und anschließend eine der Seidenketten des Proteins durch kovalente Anknüpfung einer Lokalisierungseinheit modifizieren. Als Lokalisierungseinheiten kommen unter andrem nukleare Import- und Exportsequenzen oder Membrananker zum Einsatz. Mit dieser Strategie wird eine genetische Manipulation des Zielproteins überflüssig. Die Entwicklung derartiger Sondensysteme wird es ermöglichen die Auswirkungen einer veränderten Proteinlokalizsation in nativen Zellen zu untersuchen und könnte neue Ansätze zur Behandlung von Krankheiten liefern, die durch gestörte Proteinlokalisation ausgelöst werden.