Supramolecular tandem assays for monitoring enzymatic activity
Organic Molecular Chemistry - Synthesis and Characterisation
Final Report Abstract
Enzymassays, also einfache und rasche Messverfahren, die belegen, ob ein bestimmtes Enzym aktiv ist, oder ob es durch Additive gehemmt oder aktiviert werden kann, spielen in der biochemischen Grundlagenforschung und in der pharmazeutisch-industriellen Forschung eine große Rolle. So wirken zum Beispiel viele Medikamente, indem sie Enyzme im Körper hemmen und etwa den Blutdruck senken können. Enzymassays sind daher für die Entdeckung neuer Medikamente („Drug Discovery“) und das Verständnis biologischer Stoffwechselvorgänge essentiell. Im Rahmen des Projektes wurde die bioanalytische Methode der supramolekularen Tandemassays zur Messung von Enzymaktivität entwickelt. Tandemassays erlauben die kontinuierliche Messung von Enzymaktivität in homogener Lösung. Die Methode hat mehrere wesentliche Vorteile; so wird beispielsweise die teure Verwendung von Antikörpern oder radioaktiven Markierungen umgangen. Die entwickelte Methode verwendet ein Reporterpaar, bestehend aus einem makrozyklischen Rezeptor und einem Fluoreszenzfarbstoff, die einen supramolekularen Wirt-Gast-Einlagerungskomplex bilden. Das Substrat und Produkt der enzymatischen Reaktion werden vom Makrozyklus mit unterschiedlicher Affinität gebunden, so dass der Fluoreszenzfarbstoff im Verlauf der enzymatischen Reaktion entweder aus dem Makrozyklus verdrängt wird oder von diesem komplexiert wird; die Reaktion kann auf diese Weise direkt verfolgt werden. Während der ersten Projektphase wurde die Methode durch die Anwendung auf mehrere Enzymklassen, die Entwicklung von produkt- und substratselektiven Varianten und durch den Aufbau einer Bibliothek von Reporterpaaren etabliert. In der zweiten Projektphase wurde die Methode unter anderem ausgebaut, um sowohl die Umsetzung einzelner funktioneller Gruppen in Peptiden als auch von sehr einfachen organischen und anorganischen Analyten wie Alkanen oder Jod zu detektieren. Ohne das dies ursprünglich geplant oder erwartet war, konnte die Methode (i) von Indikatorverdrängung als Detektionsprinzip auf Assoziation unter Bildung ternärer Komplexe und (ii) von Fluoreszenzdetektion auf Circulardichroismus-Detektion übertragen werden, wodurch die einfache Beobachtung von Umsetzungen chiraler Substrate wie zum Beispiel von Racemisierungen möglich wurde.
