Untersuchung von Lysin-Deacetylasen mit Proteinsonden generiert durch Proteinsemisynthese und Erweiterung des Genetischen Codes

• Antragsteller: Professor Dr. Dirk Schwarzer
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 394748945

Lysin- oder Histon-Deacetylasen (HDACs) sind zentrale Regulatoren der Genexpression, indem sie Acetylgruppen von Lysin-Resten in Histonen entfernen und so Beiträge zur Inaktivierung von Chromatinabschnitten leisten. HDACs stellen vielversprechende Ziele für die Entwicklung von Medikamenten dar, da sie in vielen Tumorerkrankungen überexprimiert werden. Ihre Erforschung wird jedoch durch die Bildung von Multienzymkomplexen, die Einfluss auf die HDAC-Aktivität und Spezifität nehmen, erschwert. In dem vorangegangenen Projekt haben wir die Nutzung der HDAC-bindenden Aminosäure AsuHd in Bibliotheken von Peptid-Sonden, abgeleitet von bekannten Acetylierungsstellen, zur Untersuchung von HDAC-Komplexen genutzt. Wir konnten viele neu putative Bindeproteine von HDAC6 identifizieren, unteranderem auch den Transkriptionsfaktor NF-kB dessen funktionelle Interaktion mit HDAC6 wir weiter charakterisieren konnten. Allerdings können Peptide nur einen kleinen Ausschnitt aus Proteinen widerspiegeln und es ist davon auszugehen, dass viele funktionale Interaktionen zwischen HDACs und den Proteinsubstraten mit Peptidsonden verlorengehen. In diesem Folgeantrag soll unser Ansatz um HDAC-bindende Sondenproteine erweitert werden. Dazu soll in einem Unterprojekt Proteinsemisynthese für die Herstellung von AsuHd-enthaltenden Nukleosomen verwendet werden, mit deren Hilfe die ortsspezifische Rekrutierung von HDAC-Komplexen und dem Einfluss benachbarter Modifikationen untersucht werden soll. Durch Erweiterung des genetischen Codes mit AsuHd sollen rekombinante AsuHd-enthaltende Proteine hergestellt und deren Potential als Sonden für HDACs untersucht werden. Durch Synthese und genetische Codierung von AsuHd-Derivaten mit photo-labilen Schutzgruppen soll die HDAC-Bindung in rekombinanten Protein-Sonde mit Licht schaltbar gemacht werden. Mit genetisch codiertem AsuHd und licht-schaltbaren Derivaten soll abschließend ein Sensorsystem für die Untersuchung von HDAC-Inhibitoren in lebenden Zellen mit Hilfe von Förster-Resonanz-Energie-Transfer und Fluoreszenzlebensdauer-Bildgebung (FLIM-FRET) Exprimenten erstellt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen