Proteinadsorption auf Farbstoff-Ligand Affinitätsadsorptionsmitteln: Kombinierter Einsatz von Molecular Dynamics-Simulationen und experimentellen Untersuchungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Georg Fieg
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 245147205

Affinitätschromatographie ist eine lang etablierte Methode zu Identifikation, Aufreinigung und Trennung von Makromolekülen, die auf hochspezifischer Molekülerkennung basiert. Farbstoff Ligand Affinitätschromatographie wurde bereits umfangreich zur Proteinaufreinigung verwendet. Immobilisierte Triazine in textilen Farbstoffen, insbesondere Cibacron blau 3GA (CB) werden seit längerer Zeit als Affinitätschromatographie Hilfsmittel zur Proteinaufreinigung verwendet. CB kann unterschiedlichste Proteine binden. Die geringe Proteinbindungspezifität von CB stellt dabei jedoch immer noch einen Nachteil für den breiten Einsatz dieser Trenntechnik dar. Um die Anwendbarkeit von textilen Farbstoffen für die Trennung von Proteinen zu verbessern, ist es sehr wichtig, die Bindung und die spezifischen Mechanismen zwischen Farbstoff Ligand und Proteinen zu verstehen. Im Rahmen des geplanten Projektes sollen Serumalbumin und Hämoglobin, welche bereits in unseren vorhergehenden Forschungsarbeiten ausführlich untersucht worden sind, verwendet werden. In diesem Fall handelt es sich um Modelproteine zur systematischen Untersuchung ihrer Adsorption an Farbstoff Ligand Affinitätsadsorptionsmitteln. Aufgrund fehlender experimenteller Methoden zur Bestimmung der Adsorption in den Poren des Adsorptionsmittels, wird als erster Ansatz hierfür die dynamische Porenadsorption mit den Methoden der Molecular Dynamics (MD) Simulation detailliert untersucht. Auf der Grundlage der Ergebnisse der MD Simulationen und der früheren experimentellen Arbeiten, sollen nun gezielte experimentelle Untersuchungen sowohl für Einzelkomponenten als auch für binäre Gemische dieser Proteine auf Farbstoff Ligand Affinitätsadsorptionsmitteln konzipiert und durchgeführt werden. Eine Kombination aus MD Simulationen und Adsorptionsversuchen wird ein umfangreiches Verständnis der Bindung und spezifischen Mechanismen der Affinitätsadsorption sowohl in mikroskopischer als auch makroskopischer Sicht liefern. Dieses fundierte Verständnis ist eine hervorragende Grundlage sowohl für das Design und Screening neuer Affinitäts Farbstoff Liganden als auch für die die gezielte Prozessführung der Farbstoff Ligand Affinitätschromatographie.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen