Untersuchungen zur Bildung von binären und ternären Komplexen von Quadruplex bildenden DNA-Sequenzen der "Insulin-gekoppelten polymorphen Region" (insulin-linked polymorphic region = ILPR) mit organischen Liganden und Insulin

• Antragsteller: Professor Dr. Heiko Ihmels
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 287218568

Untersuchungen der Wechselwirkungen zwischen Nucleinsäuren, Proteinen und kleinen Liganden tragen wesentlich zum grundsätzlichen Verständnis biochemischer Prozesse und damit langfristig auch zur Entwicklung von Strategien zur Therapie von akuten oder chronischen Krankheiten bei. In diesem Zusammenhang finden insbesondere die Strukturen und Funktionen von Quadruplex-DNA zunehmendes Interesse. Quadruplex-Strukturen entstehen in guaninreichen DNA-Sequenzen durch Ausbildung und Stapelung von Guanin-Basenquartetts und werden als relevante Intermediate in physiologischen Prozessen diskutiert und als Zielstrukturen für selektive Wirkstoffe vorgeschlagen. Vor diesem Hintergrund ist auch die "Insulin-gekoppelte polymorphe Region" (insulin-linked polymorphic region = ILPR) eine bemerkenswerte G-reiche Sequenz, die in der Promotorregion des menschlichen Insulingens liegt und deren physiologische Funktion unter anderem auf deren Fähigkeit zurückgeführt wird, stabile Quadruplex-Strukturen auszubilden. Es wurde bereits gezeigt, dass die Assoziation von Liganden die Strukturen und die biologische Aktivität von Quadruplex bildenden DNA-Sequenzen beeinflussen kann. Allerdings wurde dieser Aspekt in Studien zu ILPR-DNA bislang gar nicht oder nur ansatzweise berücksichtigt. Daher ist ein Ziel dieses Forschungsvorhabens die erstmalige systematische Untersuchung der Wechselwirkungen von bekannten, aber auch neu entwickelten Liganden mit Quadruplex bildenden ILPR-Sequenzen. Damit sollen selektive ILPR-DNA-Liganden identifiziert und diejenigen Faktoren herausgearbeitet werden, die die Stabilisierung von Quadruplex-Strukturen in ILPR-DNA durch Liganden und die damit einhergehende Strukturänderung beeinflussen. Ein weiteres Teilziel dieses Projekts ist die Untersuchung der Assoziation von Insulin an die ILPR-DNA, da alle bisherigen Ergebnisse aus der Literatur auf eine biologische Funktion dieser Wechselwirkung hinweisen. Insbesondere soll geprüft werden, ob ein Ligand die Insulin-DNA-Assoziation durch Ausbildung eines stabilen ternären Komplexes verstärkt oder aber inhibiert; denn beide Prozesse dürften einen Einfluss auf die biologische Aktivität haben. Darüber hinaus sollen unter den Liganden geeignete Sonden identifiziert werden, mit denen die Bindung von Insulin an die ILPR-DNA mit einem Fluoreszenzaufleuchteffekt effizient detektiert werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen