Entwicklung von empfindlichkeitsgesteigerten Festkörper-NMR-Methoden der Strukturbiologie unter Verwendung dynamischer Kernpolarisation (DNP) sowie ihre Anwendung auf die Wechselwirkung von Membranproteinen mit pharmazeutischen Wirkstoffen

• Antragsteller: Dr. Marcel Reese
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 211335566

Die Kernresonanzspektroskopie in Festkörpern (ssNMR) ist ein vielseitiges Werkzeug der Strukturbiologie. Im Gegensatz zur Kristallographie benötigt sie keine atomare Fernordnung. Dies erleichtert die Probenpräparation und erlaubt Untersuchungen unter physiologischen Bedingungen. SnNMR findet in der Strukturbestimmung von Membranproteinen und deren Wechselwirkung mit Arzneistoffen Anwendung. Ein Membranprotein von hohem Interesse ist M2 des Influeza-A Viruses. Es ist Target der verschiedener antiviralen Substanzen. Nach Mutationen von M2 haben diese Substanzen ihre Wirksamkeit jedoch verloren. Deshalb sind, um die Entwicklung alternativer Substanzen zu erleichtern, große Anstrengungen unternommen worden, um die strukturellen Details dieser Drug-Target-Wechselwirkung zur ergründen. Leider führen die widersprüchlichen Daten bisher noch zu keinem geschlossenen Bild. Einer der Gründe scheinen strukturelle Artefakte zu sein, welche durch die verwendeten Membranmimetika verursacht werden. SsNMR erlaubt jedoch die Strukturbestimmung von Membranproteinen in nativen und physiologischen Lipiddoppelschichten; während die geringe Empfindlichkeit der NMR große Probenmengen, teure Isotopenmarkierung und lange Messzeiten fordert. Hier kann dynamische Kernpolarisation (DNP) genutzt werden, um die Elektronenpolarisation stabiler Radikale auf Kernspins zu übertragen und so das NMR Signal um zwei Größenordnungen zu verstärken. Anhängig von der Probe kann jedoch die Linienbreite unter kryogenen DNP Bedingungen erhöht werden, was die Resonanzzuordnung erschwert. Im Rahmen des Projekts sollen Methoden zur Empfindlichkeits- und Auflösungssteigerung entwickelt werden und in Spektrometern von bis zu 800 MHz Protonenfrequenz etabliert werden. Diese Methoden sollten die Entwicklung von neuartigen hochdimensionalen NMR Spektren erlauben, welche die Resonanzzuordnung und die Strukturbestimmung erleichtern und Anwendung auf M2 und seine Arzneistoffe finden werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Robert G. Griffin