Zeitaufgelöste NMR-Untersuchungen der Dynamik von Kinasen mittels photoschaltbarer Kinase-Liganden.

• Antragsteller: Professor Dr. Harald Schwalbe
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 559038889

Da die Funktion von Proteinen sehr häufig von konformationellen Änderungen anhängt, ist die Charakterisierung dynamische Konformationsänderungen eines Proteins von großem Interesse für die moderne Strukturbiologie. Solche Studien werden jedoch dadurch erschwert, dass es nicht viele Ansätze gibt, um diese schnellen Konformationsumlagerungen zu analysieren. Ein möglicher Weg, diese Herausforderung zu meistern, ist die zeitaufgelöste NMR-Spektroskopie. Einer der vielversprechendsten NMR-Ansätze ist die Verwendung von Lichtbestrahlung, um die gewünschten dynamischen Prozesse bei Bedarf zu induzieren. In dieser Hinsicht ist das übergeordnete Ziel dieses Antrags die Entwicklung neuer photoschaltbarer Kinase-Liganden als erster Konzeptnachweis für die Durchführung zeitaufgelöster NMR-Spektroskopie unter Verwendung reversibler Schaltvorgänge zur Regulierung des Signalzustands von Proteinkinasen als Reaktion auf die Lichtbestrahlung bei zwei Wellenlängen. Wir planen, zwei Zielproteinkinasen zu untersuchen - EphA2 und p38, die beide von großer pharmazeutischer Bedeutung sind. Für beide Proteine haben wir bereits photoschaltbare Liganden entwickelt, die mit hoher Affinität an die Kinasen binden und den Bindungsmodus als Reaktion auf die Bestrahlung ändern können. Die bereits charakterisierten Verbindungen weisen nahezu keine Änderung nach vielfacher Bestrahlung auf, so dass zu Beginn jedes Scans eines NMR-Experiments der gleiche gewünschte Zustand des untersuchten Systems hergestellt werden kann. Dadurch eignen sich diese Liganden perfekt für die Aufnahme von zwei- und mehrdimensionalen NMR-Spektren, die die höchstmögliche Auflösung zur Verfolgung der Proteindynamik auf verschiedenen Zeitskalen bieten. Das Projekt soll die Grundlage für die Ausweitung der zeitaufgelösten NMR-Studien auf weitere Proteine mit hoher pharmazeutischer Bedeutung schaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen