Künstliche Signaltransduktion mit Botenstoffen

• Applicant: Professor Dr. Thomas Schrader
• Subject Area: Organic Molecular Chemistry - Synthesis and Characterisation
• Term: from 2006 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 24779245

Dieses neue Projekt ist einerseits biomimetisch in dem Sinn, dass es die in der Natur ubiquitär genutzten Mechanismen der Signalübertragung über Zellmembranen imitiert. Andererseits nutzt es künstliche Membranen (Liposomen), in denen künstliche Transmembranbausteine mit künstlichen Rezeptorelementen eingebettet sind, und ist auch nicht auf natürliche Botenstoffe beschränkt. Dadurch kann es vollständig in vitro studiert werden, systematischen Veränderungen unterworfen werden und möglicherweise eines Tages sogar von außen in lebende Systeme orthogonal integriert werden. Man könnte ein solches Design ¿nature-inspired nennen, denn es nutzt grundlegende Mechanismen natürlicher Vorbilder, wie z.B. der Adrenalinrezeptoren und Tyrosinkinasen. Der Transport von Information über Grenzflächen ist ein fundamentales Prinzip in der Natur, kann aber bisher nicht künstlich nachgeahmt oder zu neuen Zwecken genutzt werden. Daher ist dieses explorative Projekt zunächst grundlegend daran interessiert, die Effizienz biologischer Mechanismen an einem artifiziellen Modell zu studieren und zu optimieren. Damit verbunden ist der Wunsch, eigene Signaltransduktionssysteme aufzubauen und evtl. in natürlichen Organismen oder in völlig neuen künstlichen Arrays zu nutzen. Dabei wird ein in der Natur bemerkenswert komplexer Vorgang durch kleine synthetische Modelle zunächst vereinfacht. Es bleibt immer noch eine gekoppelte Rezeptor-Funktionskaskade mit drei Schritten: A) ein Botenstoff nähert sich der Membran und dockt gleichzeitig an zwei dort eingebettete monotope Rezeptoreinheiten an. B) Dabei nähern sich die vorher isolierten in der Membran mobilen Transmembransegmente einander. C) Das führt auf der Liposomen-Innenseite zu einer chemischen Reaktion, in deren Verlauf ein UV-aktiver second messenger freigesetzt wird.

• DFG Programme: Research Grants