Nucleinsäurehybridisierungsgesteuerte Kontrolle der Peptidkonformation als Werkzeug zum Studium der biologischen Signaltransduktion

Die molekularen Wechselwirkungen in der Signaltransduktion werden vor allem von Src-Homologie 2-Domänen (SH2) bestimmt, nicht-katalytische Proteinmodule, die an Phosphotyrosinschleifen von Rezep-tor-Tyrosin-Kinasen (RTK) binden. So setzt beispielsweise die Aktivierung des Ras-Proteins, eine zentrale Schaltstelle in der Signaltransduktionskaskade, die Bindung von Grb2-SH2-Domänen an RTKs voraus. Im Kontext der modularen Protein-Protein-Wechselwirkung schränkt das Protein als Gerüst die konformativen Freiheitsgrade des Peptidsegments ein. An einem potentiellen Peptidligand kann dieser Effekt durch Peptidzyklisierung oder durch Anbindung an eine schleifeninduzierende Templatstruktur imitiert werden. Dieses Forschungsprojekt hat die Entwicklung einer neuartigen Klasse schaltbarer Schleifenmimetika zum Ziel, um so biologische Signaltransduktionspfade selektiv ein- oder ausschalten zu können. Hierbei wird das Hauptaugenmerk der Wechselwirkung von Phosphotyrosinsequenzen mit SH2-Proteinen wie Grb 2 gelten. Dabei ist es das Anliegen, Peptidkonjugate zu entwickeln, die in einem Zustand inaktiv sind, aber durch eine induzierbare konformative Umwandlung eine bioaktive Struktur einnehmen. Diese konformative Kontrolle soll durch Nucleinsäure-Hybridisierung erzielt werden. Hierzu wird ein Peptid mit flankierenden Peptidnucleinsäure (PNA)-Segmenten ausgestattet. Die resultierenden PNA-Peptid-Chimären können beispielsweise so gestaltet sein, daß die Zugabe eines Oligonucleotids die Bildung einer tripelhelicalen Stamm-Schleifenstruktur bewirkt. Hierbei prägen die PNA-Einheiten die Stammstruktur, während das Peptidsegment eine verbrückende Schleife schlägt. Diese strukturellen Merkmale könnten sich für Zeit-aufgelöste Messungen von Signaltransduktionsvorgängen einer einzelnen Zelle als besonders nützlich erweisen. So könnten "aktivierte" PNA-Peptid-Chimären selektiv bestimmte SH2-Proteine blockieren und abschotten. Ein kombinatorisches Screeningprogramm wird die "aktivierbaren" PNA-Peptid-Chimären identifizieren und neue Erkennungsmotive offenbaren.