Temperaturgesteuerte Schaltung von Enzymaktivität mittels polymergebundener, thermosensitiver Inhibitormotive

• Antragsteller: Dr. Stefan Reinicke
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 385965031

Grundlegendes Ziel ist die Etablierung eines neuen Konzepts zur temperaturschaltbaren Enzymaktivität. Dieses Konzept beinhaltet, einem An/Aus-Schalter gleich, die reversible, aber nahezu komplette Deaktivierung eines Enzyms durch die Unterschreitung einer bestimmten Schwellentemperatur. Dafür wollen wir uns die Inhibitionswirkung bestimmter niedermolekularer, organischer Substanzen gegenüber ausgewählten Enzymen zunutze machen. Diese inhibierenden Strukturmotive sollen dergestalt derivatisiert werden, dass sie in einer Postpolymerisationsmodifikation kovalent an ein thiolactonhaltiges, thermosensitives Polymer angebunden werden können. Durch Überschreiten des Trübungspunktes des entsprechend funktionalisierten Polymers können diese Motive dann dem Lösungsvolumen reversibel entzogen und so die Enzymaktivität temperaturgesteuert an- und ausgeschaltet werden. Ein solches Konzept kann in enzymbasierten Temperaturindikatoren Verwendung finden oder aber auch zur temperaturgesteuerten Regulierung von Enzymkaskaden (gezielte reversible Ausschaltung einzelner Enzyme in der Reaktionskette) eingesetzt werden. Gleichzeitig erweitert es das Anwendungsspektrum funktioneller, responsiver Polymere und betont damit die Bedeutung neuartiger Strategien zur Postpolymerisationsmodifikation. In dem vorgestellten Projekt sollen mindestens drei, im Vorfeld durch das Screening entsprechender Datenbanken ausgewählte Enzym/Inhibitor-Kombinationen herangezogen werden um die breite Anwendbarkeit des Verfahrens zu demonstrieren. Zu den zu absolvierenden Aufgaben gehören die Bereitstellung der ausgewählten Enzyme, die Synthese der derivatisierten Inhibitoren, die Verifizierung der Inhibitionswirkung nach Derivatisierung bzw. Anbindung an das thermosensitive Polymer sowie die Untersuchung und Optimierung der Temperaturschaltwirkung durch strukturelle Variation des verwendeten Polymers. Zuletzt soll mindestens eines dieser optimierten Systeme herangezogen werden, um einen photometrischen Indikator zu generieren, der die Überschreitung sowie die Dauer der Überschreitung einer festgelegten Schwellentemperatur anzeigt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen