Hybride Nanostrukturen auf der Basis von Protein-Assembly, angetrieben über Kohlenhydrat-Protein-Wechselwirkungen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Yan Lu
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410871749

In diesem Projekt werden wir hybride Nanostrukturen herstellen, indem wir Proteine als Templates verwenden und ihre Funktionen erforschen. Bislang werden die Strukturen der protein-assemblierung durch die Nutzung von Protein-Protein-Wechselwirkungen und die Beeinflussung der Symmetrie über die Mutation spezifischer Peptidreste auf der Proteinoberfläche ausgewählter Proteinsysteme erreicht. Allerdings benötigen diese Arbeiten mühsame Verfahren wie Proteinexpression, -engineering und -reinigung, die die verfügbaren Proteinspezies für den Aufbau von reichhaltigen und funktionellen Proteinmaterialien mit unterschiedlicher Morphologie und Größenskala einschränken. Inzwischen wird, aufgrund der Schwierigkeiten bei der Herstellung von Protein-Assemblies, weniger Aufwand betrieben diese Protein Assemblies als Template zu verwenden, um organisch-anorganische Hybridmaterialien herzustellen, die sowohl von industrieller als auch akademischer Bedeutung sind.Mit dem Zusammentreffen der Expertise von Lu's Gruppe von der Universität Potsdam (deutscher Partner) in der Herstellung der Hybrid-Strukturen und Chen's Gruppe von der Fudan Universität (chinesischer Partner) in der Assemblierung von Proteinsystemen, wir wollen neue Hybridmaterialien auf der Basis von Protein-Assembly-Strukturen entwickeln. Beide Gruppen arbeiten seit 2014 gemeinsam an der Entwicklung neuer Protein-Assemblies auf der Basis von Wechselwirkungen zwischen Kohlenhydraten und Proteinen. Mit Hilfe vom kleinen Molekül wird das Protein zu hoch geordneten und gleichförmigen Strukturen wie z. B. Mikroröhren, 2D-Nanoblättern, Kristallen usw. assembliert. Der Mechanismus der oben genannten Strategie ist jedoch noch nicht vollständig verstanden und die Verwendung von Proteinassemblies als Template/Träger für die Herstellung von Hybridmaterialien mit kontrollierter Form noch nicht berichtet worden. Dies verspricht große Erfolge bei der Synthese und den möglichen Anwendungen von proteinbasierten hybriden Nanostrukturen, die in diesem Bereich große Auswirkung haben werden.Zu diesem Zweck werden wir zunächst die Schlüsselfaktoren identifizieren, die die Bildung von Protein-Baugruppen mit Hilfe von Kryo-TEM- und SAXS-Methoden steuern. Die Effekte wie Oligosaccharid-induzierende Liganden, Proteinblöcke oder neuer Antriebskräfte werden untersucht. In einem zweiten Schritt werden anorganische Nanopartikel, z.B. Metallnanopartikel oder Metalldichalcogenide, selektiv auf Proteinassemblies aufgetragen. Zuletzt werden wir die Proteinassemblies oder Hybridassemblies als Bausteine für die Herstellung funktioneller Hydrogele verwenden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Guosong Chen, Ph.D.