SFB 1093:  Supramolekulare Chemie an Proteinen

• Fachliche Zuordnung: Chemie ; Biologie ; Medizin
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 229838028

Dieser SFB nutzt neueste Erkenntnisse und Methoden aus der Supramolekularen Chemie zur spezifischen Wechselwirkung zwischen Proteinen und künstlichen Liganden. Im Gegensatz zur klassischen medizinischen Chemie werden die supramolekularen Liganden nicht nur in wohldefinierten Spalten gebunden, sondern vor allem auf der Proteinoberfläche und in flachen Furchen oder Proteinporen. Zu diesem Zweck erschließen die Chemiker verschiedene moderne Konzepte, indem sie neuartige supramolekulare Liganden entwerfen, synthetisieren, ihr Bindungsprofil ermitteln und sie dann an die Biologen weiterreichen. Hier werden die neuen Liganden eingesetzt, um allgemeine biologische Fragestellungen zu beantworten, die sich für supramolekulare Chemie besonders eignen. Unter anderem wird die spezifische Proteinerkennung durch synthetische Liganden dazu genutzt, um biochemische Mechanismen der allosterischen und kooperativen Proteinaktivierung oder die Funktion von Proteinporen aufzuklären. Die spezifische Hemmung oder Verstärkung von Protein-Protein-Wechselwirkungen wird deren biologische Aufgabe erhellen und modulieren, so z. B. in Chaperonen, Proteasen, Transportsystemen und mitotischen Regulatoren. Durch die einzigartige Kombination neuer Konzepte zur Proteinerkennung künstlicher Liganden mit Methoden der Molekular- und Zellbiologie, und durch die starke Unterstützung aus Bioinformatik und Strukturbiologie wollen wir das junge Forschungsgebiet der Biosupramolekularen Chemie signifikant weiterentwickeln und voranbringen. Während der ersten Förderperiode haben wir die prinzipielle Durchführbarkeit unseres SFB-Konzept nachgewiesen: verschiedene supramolekulare Liganden (und Wirte) wurden für die Proteine unseres Verbunds entwickelt und es wurde gezeigt, dass sie an Proteinoberflächen binden und Proteinfunktionen beeinflussen können. Wertvolle Struktur-Information über die bevorzugten Komplexierungsstellen wurde durch Röntgen-Kristallographie, NMR- und Raman-Spektroskopie bereitgestellt.In der nächsten Förderperiode werden wir unsere supramolekularen Liganden wesentlich weiterentwickeln und sie an größere Proteinkontaktflächen anpassen, die für natürliche Protein-Protein Interaktionen verantwortlich sind. Der Verbund wird ebenso einen größeren Schwerpunkt auf die Modulation von Proteinfunktionen setzen und einen schrittweisen Übergang zu Zellkulturexperimenten vollziehen, der eine nachhaltige Perspektive für medizinische Anwendungen bietet.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche
• Internationaler Bezug: Niederlande

Abgeschlossene Projekte

• A01 - Protein-Erkennung durch supramolekulare Liganden aus fokussierten kombinatorischen Bibliotheken (Teilprojektleiter Schmuck, Carsten ;  Schrader, Thomas ;  Voskuhl, Jens )
• A02 - Entwicklung chemischer Werkzeuge aus Proteinfamilien-spezifischen supramolekularen Liganden (Teilprojektleiter Kaiser, Markus )
• A03 - Maßgeschneiderte Copolymere und molekulare Pinzetten zur Erkennung von Proteinoberflächen (Teilprojektleiter Schrader, Thomas )
• A05 - Ultrakleine Nanopartikel für Protein-spezifisches Targeting (Teilprojektleiter Epple, Matthias )
• A06 - DNA-Origami-Nanoarchitekturen zur vordefinierten räumlichen Enkapsulierung von Proteinen (Teilprojektleiterin Saccà, Barbara )
• A07 - Rechnergestützter Entwurf supramolekularer Liganden zur spezifischen Modulation von Protein-Wechselwirkungen (Teilprojektleiter Hoffmann, Daniel )
• A08 - Erforschung der Proteinerkennung supramolekularer Liganden mit Hilfe von MD- und QM/MM-Methoden (Teilprojektleiterin Sanchez Garcia, Elsa )
• A09 - Raman-spektroskopische Verfolgung der Proteinerkennung durch supramolekulare Liganden (Teilprojektleiter Schlücker, Sebastian )
• A10 - Neuartige Luminophore mit aggregations-induzierter Emission für die Proteinerkennung (Teilprojektleiter Voskuhl, Jens )
• A11 - Präzisions-Makromoleküle für die Sequenz-kontrollierte Präsentation von supramolekularen Liganden (Teilprojektleiterin Hartmann, Laura )
• B01 - Supramolekulare Liganden modulieren die Assemblierung und Funktion von HtrA-Proteasen (Teilprojektleiter Ehrmann, Michael )
• B02 - Erforschung von Mechanismen der Cdc48/p97-Segregase mit supramolekularen Liganden (Teilprojektleiter Meyer, Hemmo )
• B03 - Supramolekulare spezifische Inhibitoren von intestinalen Proteasen gegen Ischä-mie/Reperfusions-Schäden (Teilprojektleiter de Groot, Herbert ;  Kirsch, Michael )
• B04 - Modulation von 14-3-3 Protein-Protein-Wechselwirkungen durch Supramolekulare Chemie (Teilprojektleiter Ottmann, Christian )
• B05 - Gezielte Adressierung intrazellulärer Proteinlokalisationssignale durch supramolekulare Liganden (Teilprojektleiterin Knauer, Ph.D., Shirley )
• B06 - Eingriff in die Centromer-Rekrutierung von mitotischen Regulatoren durch supramolekulare Liganden (Teilprojektleiter Musacchio, Andrea )
• B07 - Manipulation von Kinetochor-Mikrotubuli Interaktionen durch supramolekulare Liganden (Teilprojektleiter Westermann, Stefan )
• MGK - Integriertes Graduiertenkolleg (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Epple, Matthias ;  Knauer, Ph.D., Shirley ;  Schmuck, Carsten )
• Z01 - Verwaltungsprojekt (Teilprojektleiter Schrader, Thomas )
• Z02 - Röntgenstrukturanalyse (Teilprojektleiterin Vetter, Ingrid )
• Z03 - NMR-Spektroskopie (Teilprojektleiter Bayer, Peter )

• Antragstellende Institution: Universität Duisburg-Essen
• Beteiligte Institution: Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie
• Beteiligte Hochschule: Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf; Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
• Sprecher: Professor Dr. Thomas Schrader