Statische und dynamische Eigenschaften von Antikörperproteinlösungen - Einfluss von crowding und Ladungen

• Antragsteller: Professor Dr. Frank Schreiber
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316738961

Die effiziente medizinische Dosierung von Antikörpern setzt hohe Konzentrationen in wässriger Lösung voraus. Diese wässrigen Lösungen können zusätzlich andere Moleküle enthalten - im folgenden als "crowding agents" bezeichnet, welche dazu beitragen, die maximale Proteinkonzentration zu erhöhen. Wir schlagen vor, sowohl die statischen als auch die dynamischen Eigenschaften von hochkonzentrierten Antikoerperlösungen mit Kleinwinkelstreuung, Neutronenspektroskopie und komplementären Methoden zu untersuchen.Wir werden besonders die Auswirkungen hoher Konzentrationen von Makromolekülen und ioneninduzierter Ladungen auf die Protein-Protein-Wechselwirkungen, deren Phasenverhalten sowie die globale und interne Dynamik der Antikörper in Lösung untersuchen. Weiterhin werden wir die Bildung dynamischer, "transienter" oder statischer Cluster-Phasen dieses Systems in Abhängigkeit der physikalischen Parameter untersuchen.Die systematische Untersuchung wird sowohl den Effekt des "self-crowding" durch die Antikörper selbst, als auch des "external crowding" durch andere Moleküle wie andere Proteine (z.B. BSA), Polymere (z.B. PEG) und Zucker (z.B. Trehalose) abdecken. In Hinblick auf die aus drei Abschnitten bestehende besondere Form der Immunoglobulin-Antikörper wird das Projekt besonders von der Rolle und Wichtigkeit der Proteinform für die Bestimmung der statischen und dynamischen Eigenschaften geleitet werden. Wir werden mit dem Projekt biophysikalische und biomedizinische Fragen behandeln und dabei sowohl experimentelle als auch theoretische Methoden und Konzepte der Physik der weichen Materie einsetzen. Diese Methoden stellen einen einzigartigen Zugang zu molekularen Längenskalen und Pikosekunden bis Nanosekunden-Zeitskalen zur Verfuegung. Unsere Studie wird wichtige Fragen sowohl der angewandten Proteinforschung als auch der grundlegenden Mechanismen des "crowding" anisotroper Teilchen behandeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Martin Oettel; Privatdozent Fajun Zhang, Ph.D.
• Kooperationspartner: Professor Dr. Jean-Louis Barrat; Privatdozent Dr. Tilo Seydel