The development of fluorescent oxygen and nitric oxide probes based on natural sensor proteins (H-NOX) for in vivo imaging

• Applicant: Dr. Alexander Nierth
• Subject Area: Biological and Biomimetic Chemistry
• Term: from 2011 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 196790914

Molekularer Sauerstoff (O2) und Stickstoffmonoxid (NO) agieren als zelluläre Boten und ihre Bindung an spezielle (Häm)-Sensorproteine löst katalytische oder genregulierende Reaktionen aus. Das H-NOX Protein des thermophilen Bakteriums Thermoanaerobacter tengcongensis (Tt) gehört zu einer kürzlich entdeckten Familie von Hämproteinen mit der besonderen Fähigkeit O2 oder NO selektiv zu binden. Das Ziel dieses Forschungsprojekts ist die Entwicklung von Fluoreszenzsonden basierend auf solchen „Gassensorproteinen“, für die in vivo Detektion, Lokalisation und Quantifizierung von Botenmolekülen wie O2 und NO. Das Vorhaben besteht darin die natürliche prosthetische Gruppe des Tt H-NOX Proteins gegen ein Derivat zu ersetzen, welches die stoichiometrische Bindung des Liganden in ein quantifizierbares Fluoreszenzsignal übersetzt. Hierfür wurde ein starres und konjugiertes Donor-pi-Akzeptor Landungstransfersystem zwischen dem Porphyrin-Cofaktor und einem Fluoreszenzfarbstoff gewählt. Die Konstruktion derartiger Sensorproteine für den nahen Infrarotbereich soll deren Einsatz in lebenden Systemen unter Einbeziehung von Bioimaging-Verfahren ermöglichen und schließlich wertvolle Informationen über O2 oder NO vermittelte Signalprozesse liefern.

• DFG Programme: Research Fellowships
• International Connection: USA
• Host: Professor Dr. Michael A. Marletta