De-novo-Design kleiner molekülabhängiger Proteinstrukturen als Schnittstelle für biologische Systeme

• Antragstellerin: Professorin Dr. Alena Khmelinskaia
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 558049915

Das Designen von Proteinen ist ein grundlegendes Werkzeug zur Produktion neuartiger Proteinstrukturen und bietet das Potenzial, die strukturelle und funktionale Landschaft von Proteinen effizienter zu erforschen als die natürliche Evolution. Die geordnete Zusammensetzung quaternärer Proteinkomplexe ist bis heute eine nicht vollständig gelöste Thematik, wodurch eine effektive Integration in biologische Systeme behindert wird. Im Gegensatz dazu reagieren natürliche quaternäre Proteinkomplexe flexibel auf Umwelteinflüsse und können ihren oligomeren Zustand ändern, um biochemische Informationen zu übermitteln und so die lebenswichtigen zellulären Prozesse dynamisch zu regulieren. Nach dem Vorbild der Natur schlagen wir vor, de novo quaternäre Proteinkomplexe zu entwickeln, die durch kleine Moleküle aus der Umwelt induziert werden. Wir werden neue in silico Methoden für das Protein-Design entwickeln (WP1) und diese mit modernsten Verfahren und biophysikalischen In-vitro-Charakterisierungen kombinieren, um Proteinkomplexe mit Lipidmembranen zu verbinden, indem wir (i) von membrangebundenen Metaboliten abhängige Oligomere (WP2) und (ii) dynamische membranbindende Proteine (WP3) entwickeln. Letztendlich wird unser Ansatz innovative Methoden bereitstellen, um die funktionelle Gestaltbarkeit und den Nutzen quaternärer Proteinkomplexe im Zusammenspiel mit biologischen Systemen zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen