Chemisch-modifizierte Blaulicht-Photorezeptoren, Photolyasen und Oligonukleotide

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Im Rahmen der Synthese chemisch veränderter Blaulicht-Photorezeptoren (Cryptochrome) und Photolyasen (DNA-Reparatur) sollen zunächst unnatürliche Coenzyme synthetisiert werden. In einem Gemeinschaftsprojekt mit dem Mitantragsteller werden diese Coenzyme anschließend in Cryptochrome und Photolyasen eingesetzt. Ziel ist die Erzeugung neuartiger Blaulicht-Photorezeptoren und Photolyasen mit einem veränderten Aktionsspektrum (Hybridverbindungen). Da Cryptochrome und Photolyasen einen ähnlichen Elektronentransfer-getriebenen Funktionsmechanismus haben könnten, erhoffen wir uns durch den Vergleich zwischen den natürlichen Cryptochromen und Photolyasen mit den veränderten Proteinen neue Erkenntnisse über diesen Elekronentransferprozess. Im weiteren Verlauf der Arbeiten planen wir die Durchführung von Kristallstrukturanalysen von Cryptochromen und Photolyasen, die sowohl die natürlichen als auch die unnatürlichen Coenzyme tragen. Hierdurch sollen die Effekte der durchgeführten Veränderungen auf atomarem Niveau aufgeklärt werden. Zur Analyse der Funktion der chemisch veränderten Cryptochrome arbeitet der Mitantragsteller, nach der Charakterisierung des Partnerproteins, derzeit einen Assay aus. Wir werden uns im zweiten Teil des Projektes auf den Aufbau eines leicht durchführbaren Photolyase-Assays konzentrieren. Der Assay wird ebenfalls auf der Basis chemisch-biologischer Hybridverbindungen aufgebaut. Hierzu werden neue chemisch-biologische Analysereagenzien entwickelt, die zukünftig eine Quantifizierung vieler zellulärer Reparaturaktivitäten in Zellextrakten und in ganzen Zellen in Echtzeit ermöglichen sollen. Dieses ist unbedingt zu fordern, da nach der vollständigen Aufklärung des humanen Genoms, der Analyse des Proteoms besondere Bedeutung zukommt. Wir planen am Ende des Projektes den Aufbau von Analyse-Arrays an Bakteriorhodopsin-Membranen in Kooperation mit Prof. N. Hampp zur simultanen Bestimmung von Reparaturaktivitäten in Zellextrakten.