Entwicklung von Strategien zur Hochdurchsatzsynthese von genetisch kodierten Molekülbibliotheken heterocyclischer Systeme und Anwendung zur Identifizierung von Inhibitoren von Apoptose-Inhibitoren (IAP) als Modellsysteme

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Brunschweiger; Professor Dr.-Ing. Norbert Kockmann
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Pharmazie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 439638519

Das erste Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines chemisch stabilisierten genetischen Codes zum Einsatz in der DNA-kodierten Chemie. Es soll die Anwendung eines breiteren Arsenals an Synthesemethoden zur Herstellung von kodierten Molekülbibliotheken als die auf einem sogenannten "Headpiece" beruhende, gängige Kodierstrategie mit natürlichen DNA-Basen und einen effizienteren Zugang zu kodierten Bibliotheken als der von uns publizierte hexT-Ansatz ermöglichen. Die neue Kodier-Strategie basiert auf der bekannten chemischen Stabilität von Thymin-, Cytosin- und 7-Desazaadenin-Nukleobasen gegenüber Brønsted und Lewis-Säuren.Das zweite Ziel ist die Entwicklung eines Ansatzes zur Durchführung von Chemie an chemisch stabilisierten DNA-Barcodes in organischen Lösungsmitteln. Eine chemisch stabilisierte DNA wird mit einem Polyethylenglykolpolymer konjugiert, um dieses Molekül in einem organischen Lösungsmittel der Wahl zu lösen. Diese Strategie soll zu einer neuen Kodierstrategie führen, die aufgrund der verbesserten DNA-Stabilität und der Möglichkeit, Reaktionen in organischen Lösungsmitteln durchzuführen, einen größeren Umfang an Reaktionen ermöglicht. Die laufenden Forschungen, DNA-kodierte Chemie auf der festen Phase (controlled pore glass, CPG), durchzuführen, dienen als Vergleich und Alternativplan. Die beiden Ansätze werden in Bezug auf Produktausbeute, DNA-Stabilität und Bedienbarkeit verglichen.In Zusammenarbeit mit Prof. Norbert Kockmann, TU Dortmund, werden Schritte unternommen, um die Synthese kodierter Verbindungsbibliotheken mit Laborautomatisierung und Hochdurchsatzexperimenten zu kombinieren. Optimierungskampagnen für die Molekülsynthese werden mit Roboterunterstützung zur Dosierung und Verteilung von Reagenzien durchgeführt. Bereits begonnene Arbeiten mit einem Dosierautomaten sollen fortgeführt und eingesetzt werden, um Reaktionen auf DNA-Sequenzen zu optimieren und kodierte Molekülbibliotheken herzustellen. Für die von uns schwerpunktmäßig beforschten Festphasen-basierten Ansätze wird ein Reaktor entwickelt, der es ermöglicht, wiederholte Synthese- und Waschvorgänge in einer einzigen Wellplatte effizient und ohne Materialverlust durchzuführen. Dies wird neue Wege für robuste und hochergiebige chemische Synthesen für die Herstellung kodierter Bibliotheksproduktion eröffnen.Die Eignung des chemisch stabilisierten Codes für die Synthese einer Vielzahl von DNA-getaggten Zielmolekülen wird mit Methoden getestet, die mit der TiDEC-Strategie kompatibel sind, und durch eine Zusammenarbeit mit Prof. Jeffrey Bode, um die sogenannte SnAP- und OLA-Chemie in ein kodiertes Format zu überführen.Eine Synthesestrategie wird dann verwendet, um eine Proof-of-Concept-codierte Bibliothek zu synthetisieren, die auf die Inhibitor of Apoptosis Protein (IAP)-Familie von Ubiquitin-E3-Ligasen abzielt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Kooperationspartner: Professor Dr. Jeffery Bode