Lumineszente ATP-sensitive Sonden für die Aktivitätsbestimmung von Enzymen

• Applicant: Professor Dr. Michael Schäferling
• Subject Area: Analytical Chemistry
• Term: from 2006 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 18142068

• Final Report Year: 2012

Final Report Abstract

Das Vorhaben, ATP- bzw. Phosphat-sensitive molekulare Fluoreszenzsonden zur Aktivitätsbestimmung verschiedener Enzyme, die ATP oder GTP umsetzen, einzusetzen, hat sich als nützliche Alternative zu den etablierten Tests erwiesen, die auf der Verwendung von radioaktiv markierten Substraten oder kompetitiven Immuntests beruhen. Dieses konnte mit einer Terbium-Verbindung anhand eines Tests für bakterielle Adenylylcyclase und einer GTPase demonstriert werden. Schnell ansprechende Sonden wie der Tb-Komplex ermöglichen eine direkte Aufzeichnung der Enzymkinetik und ein Screening von Enzymregulatoren. Leider weisen die untersuchten Lanthanidverbindungen eine große Querempfindlichkeit gegenüber anderen in biologischen Proben vorkommenden Spezies auf, so dass sie nicht universell für die geplanten Enzymtests (humane Adenylylcyclasen, ATPasen, Proteinkinasen) einsetzbar sind. Verschiedene literaturbekannte Sonden für ATP, die im Rahmen dieses Projekts untersucht wurden, waren ebenfalls nicht für diese Anwendung einsetzbar, da die selektive Erkennung von ATP bei Anwesenheit der für enzymatische Reaktionen benötigten Konzentration von Mg2+ nicht mehr möglich war. Das gleiche gilt für ein synthetisiertes Polythiophen mit Imidazolium-Seitengruppen. Es konnten aber zwei neue Sondensysteme synthetisiert werden, deren Eigenschaften sehr vielversprechend sind, da erste Messungen gezeigt haben, dass sie unter den genannten Bedingungen eine genügend hohe Selektivität aufweisen. Eine systematische Charakterisierung der beiden Systeme steht allerdings noch aus.

Publications

• “A Fluorimetric Assay for Real-time Monitoring of Adenylyl Cyclase Activity Based on Terbium Norfloxacin”; Anal. Biochem. 2008, 381, 86-93
  C.M. Spangler, C. Spangler, M. Göttle, Y. Shen, W.-J. Tang, R. Seifert, M. Schäferling
  
• ”Luminescent Lanthanide Complexes as Probes for Enzyme Activities”; Ann. N.Y. Acad. Sci. 2008, 1130, 138-148
  C.M. Spangler, C. Spangler, M. Schäferling
  
• “Kinetic Determination of the GTPase Activity of Ras Proteins by Means of a Luminescent Terbium Complex”; Anal. Bioanal. Chem. 2009, 394, 989-996
  C. Spangler, C.M. Spangler, M. Spörner, M. Schäferling
  
• “Spectral Response of a Methylimidazolium- Functionalized Polythiophene to Phosphates”; Dyes Pigments 2012, 95, 194-200
  C. Spangler, T. Lang, M. Schäferling