Chemical modification of proteins in vivo and generation of switchable proteins by new approaches in semi-synthetic protein chemistry

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Das Projektziel ist die Entwicklung und Anwendung neuer Methoden zur direkten Einflußnahme auf die Struktur und Funktion von Proteinen. Im ersten Projekt soll ein genereller Ansatz zur spezifischen chemischen Modifikation von Proteinen in lebenden Zellen erarbeitet werden, um eine neue Methode für ihr Studium im natürlichen Kontext zur Verfügung zu stellen. Durch Protein-trans-Splicing werden endogen exprimierte Proteine mit den gewünschten chemischen Gruppen modifiziert, nachdem eine der Spleißkomponenten semi-synthetisch in vitro präpariert und in die Zelle transportiert wurde. So sollen posttranslationale Phosphorylierungen von an der Zellentwicklung beteiligten Proteinen durch nicht-hydrolysierbare Phosphonatanaloga simuliert werden, um gezielt in die Signalkaskade eingreifen zu können. Im zweiten Projekt sollen Proteine entwickelt werden, deren Funktion durch vorgegebene kleine Liganden schaltbar ist. Solche Proteine können als Werkzeuge in der Zelle, für Schaltungen in Nanostrukturen oder als Biosensoren dienen. Zur Erzeugung definierter Bindetaschen für den Liganden wird eine Kombination aus Proteinevolutionstechniken mit geeigneten Selektionen und chemischer Modifikation des Proteingerüstes zum Einsatz kommen. Mit diesem Ansatz kann auch die allgemeine Erweiterung des chemischen Repertoires von Proteinen verfolgt werden.