Detailseite
Projekt
Nutzung von Diels-Alder-Reaktionen mit inversem Elektronenbedarf zur bioorthogonalen Markierung von Alken-substituierten fucosylierten Glycoproteinen in Zellen
Antragsteller
Professor Dr. Valentin Wittmann
Fachliche Zuordnung
Biologische und Biomimetische Chemie
Förderung
Förderung von 2012 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 223413755
Glycosylierung ist eine ubiquitäre Form der posttranslationalen Modifikation, die einer Abschätzung zufolge auf mehr als 50% der eukaryotischen Proteine auftritt. Unter den neun Monosacchariden, die in den Glycoproteinen der Wirbeltiere gefunden werden, zeichnet sich Fucose dadurch aus, dass sie in zahlreichen Epitopen, die an Zell-Zell-Interaktionen und der Regulation von Proteinfunktionen beteiligt sind, auftritt. Fucose ist auch in einer Reihe von Tumor-assoziierten Antigenen, die in krebsbefallenem Gewebe hochreguliert sind, enthalten und wurde daher als Krebs-Biomarker vorgeschlagen. Die Profilierung fucosylierter Glycoproteine ist eine mögliche Strategie zum Nachweis dieser Biomarker. Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung und Anwendung von Methoden, die die Detektion fucosylierter Glycoproteine von lebenden Zellen ermöglichen. Mit Hilfe von metabolischem Glycoengineering (MGE) werden Fucosederivate in zelluläre Glycane eingebracht. Die Fucosederivate tragen chemische Reportergruppen, die durch eine bioorthogonale Ligationsreaktion mit einer detektierbaren Sonde (Fluoreszenzfarbstoff, Biotin) verknüpft werden können. In der ersten Förderperiode dieses Projekts synthetisierten wir eine Serie von alkenfunktionalisierten Fucosederivaten und setzten sie für das MGE ein. Die Markierung der Alkene wurde durch eine Diels-Alder-Reaktion mit inversem Elektronenbedarf (DAinv-Reaktion) mit Tetrazinen erreicht, einer bioorthogonalen Ligationsreaktion, die in hohen Ausbeuten ohne Metallkatalyse verläuft und orthogonal zur Klick-Chemie ist. Zur Verbesserung der Nachweiseffizienz der Fucosederivate werden nun Zelllinien getestet, deren Fucose-de-novo-Biosynthesepfad blockiert ist, sowie alternative Ligationsreaktionen. Ein proteinspezifischer Nachweis der Fucosylierung wird durch eine Kombination von bioorthogonaler Markierung und Immunpräzipitation erreicht und zur Untersuchung der Fucosylierung von saurem alpha-1-Glycoprotein, einem etablierten Krebs-Biomarker, verwendet. In der ersten Förderperiode konnten wir zeigen, dass die DAinv-Reaktion mit Klick-Chemie zur simultanen Detektion zweier verschiedener Kohlenhydrate kombiniert werden kann. Wir werden jetzt Fluoreszenz-Resonanz-Energietransfer (FRET) einsetzen, um räumliche Nähe zwischen zwei verschiedenen Kohlenhydraten innerhalb desselben Glycans als Hinweis auf das Vorliegen bestimmter tumorassoziierter Antigene zu detektieren.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
