Multifunctional peptide polymers for the efficient modulation of intracellular signal transduction
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Verbundprojekt sollte untersucht werden, inwiefern eine Kopplung von Peptiden an Polymere die Peptide vor proteolytischem Abbau innerhalb der Zelle schützt und gleichzeitig die Aktivität dieser Peptide als Inhibitoren molekularer Wechselwirkungen bewahrt. Für einen effizienten Einsatz in zellbiologischen Experimenten wurde darüber hinaus erprobt, inwiefern auch für diese Polymere durch Einsatz von zellpenetrierenden Peptiden (CPPs) ein Targeting in das Zytoplasma erreicht werden kann. Idealerweise sollten sich das funktionelle Peptid und das CPP als unabhängige Module an den polymeren Träger koppeln lassen und sich in ihrer Aktivität nicht gegenseitig beeinflussen. Die Peptide wurden mit automatisierter Festphasenpeptidsynthese synthetisiert und über chemoselektive Ligationschemie stöchiometrisch kontrolliert an Polymere gekoppelt. Als Polymere wurden Hydroxylpropymethacrylamid (HPMA) und derivatisiertes Dextran verwendet. Während ersteres prä-aktiviert kommerziell erhältlich war, wurden für letzteres Syntheseprotokolle für die Kopplung von Peptiden entwickelt. Es konnte zunächst für ein Apoptose-verstärkendes Peptid gezeigt werden, dass sich CPP und bioaktives Peptid tatsächlich als unabhängige funktionelle Module verhalten. In Erweiterung dieser Arbeiten wurde für ein Apoptose-induzierendes BH3-Peptid die Stabilisierung vor proteolytischem Abbau durch Kopplung an das Polymer als Aktivitäts-erhöhendes Prinzip nachgewiesen. Auf Basis des Dextran-Polymers wurde abschließend der Einfluss von Polyvalenz auf Aktivität eingehender untersucht. Zum einen konnte gezeigt werden, dass zentrale, für HPMA gewonnenen Ergebnisse zum intrazellulären Einsatz von Polymer-gekoppelten Peptide auf einen anderen, ebenfalls biologisch inerten, polymeren Träger übertragbar waren. Zum anderen konnten wir zum ersten Mal eine deutliche Aktivitätssteigerung durch Multivalenz innerhalb einer Zelle nachweisen. Das Dextran-Polymer wurde zudem zur Kopplung und zum zellulären Import eines Chlorid-Ionen-Sensors eingesetzt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- “HPMA as a scaffold for the modular assembly of functional peptide polymers by native chemical ligation”. Bioconj. Chem. 2008, 19, 2081-2087
I. R. Ruttekolk, F. Duchardt, R. Fischer, K.-H. Wiesmüller, J. Rademann, R. Brock
- Lysosomal Pathology and Osteopetrosis upon Loss of H+-Driven Lysosomal Cl- Accumulation. Science 2010, 328, 1401-1403
S. Weinert, S. Jabs, C. Supanchart, M. Schweizer, N. Gimber, M. Richter, J. Rademann, T. Stauber, U. Kornak, T. J. Jentsch
- „Coupling to polymeric scaffolds stabilizes biofunctional peptides for intracellular applications”. Mol. Pharmacol. 2011, 79, 692-700
I. R. Ruttekolk, A. Chakrabarti, M. Richter, W. P. R. Verdurmen, F. Duchardt, H. Glauner, J. Rademann, R. Brock
