Gerät zur Messung Biomolekularer-Interaktionen

• Fachliche Zuordnung: Biologische Chemie und Lebensmittelchemie
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560003967

Optische Biosensoren stellen ein Standardwerkzeug zur Analyse der Interaktion zweier Bindungspartner etwa in der Medizinalchemie dar. Sie basieren auf der Immobilisierung eines Interaktionspartners auf einem Sensor, gegen den ein Analyt titriert wird. Bindet der Analyt an seinen Bindungspartner, kommt es zu einer Änderung des refraktiven Indexes des Sensors. So werden neben der Affinität auch die kinetischen Parameter einer Bindung experimentell zugänglich. Die Gitter-gekoppelte Interferometrie, englisch grating-coupled interferometry (GCI) ist eine neuere Entwicklung in diesem Feld. Sie basiert auf Brechungsindexänderungen innerhalb eines evaneszenten Feldes an der Sensoroberfläche, die durch Bindung eines Analyten verursacht wird. Im Unterschied zur SPR wird bei der GCI ein solches Feld auf der gesamten Länge des Sensors erzeugt. Dies führt zu mehr verfügbaren Bindungsereignissen, die zum Signal beitragen und somit zu einer höheren Sensitivität im Vergleich zur SPR. Die GCI erlaubt die Analyse von Molekülinteraktionen in einem weiten Größenbereich der interagierenden Moleküle. Diese umfasst Makromoleküle wie Proteine und Nukleinsäuren, sowie ihre Komplexe; Peptide und Oligonukleotide; wirkstoffähnliche Moleküle (Molekulargewicht ca, 500 Da) bis hin zu kleinen organischen Verbindungen (sog. Fragmente, MW < 300 Da). Durch die gesteigerte Sensitivität der GCI bietet sie die Möglichkeit, gerade kleine, meist schwach affine Moleküle, wie sie im Rahmen des Fragment-basierten Wirkstoffsuche eingesetzt werden, zu detektieren. Die Etablierung eines solchen, bisher an der Universität Würzburg fehlenden Gerätes im Rahmen der neu besetzten W3-Professur am Lehrstuhl für Pharmazeutische und Medizinische Chemie des Instituts für Pharmazie und Lebensmittelchemie der Universität Würzburg (Arbeitsgruppe Brunschweiger) wird zahlreiche Projekte im Be-reich der Suche nach neuen bioaktiven Verbindungen unterstützen oder ermöglichen. Das Gerät soll für die Validierung von Wirkstoffkandidaten aus den Screens von DNA-kodierten Molekülbibliotheken eingesetzt werden. Vor allem wird es in Kooperationsprojekten im Rahmen der Fragment-basierten Wirkstoffsuche, die an der JMU in den letzten Jahren in den Fokus gerückt ist, eingesetzt. Auf dem Gebiet makromolekularer Interaktionen soll das Gerät die Charakterisierung von RNA-Protein-Interaktionen ermöglichen, etwa in der Entwicklung neuer PROTAC-Modalitäten. Des Weiteren soll die Interaktion von Peptiden und therapeutischen Proteinen wie Zytokinen und Wachstumsfaktoren sowie ihren Polymerkonjugaten mit Rezeptoren untersucht werden. In den Bereich der Charakterisierung größerer Partikelstrukturen, wie sie zum Beispiel als Vehikel für mRNA-Impf- und Wirkstoffe genutzt werden, fällt die Untersuchung der Zugänglichkeit von Liganden, die an der Oberfläche von Polymernanopartikeln lokalisiert werden, für Rezeptor-Ligand-Interaktionen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Gerät zur Messung Biomolekularer-Interaktionen
• Gerätegruppe: 3160 Biomolekular-Interaktionssysteme
• Antragstellende Institution: Julius-Maximilians-Universität Würzburg
• Leiter: Professor Dr. Andreas Brunschweiger