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Projekt
Enzymatische Erzeugung von doppelt modifizierten SAM-Analoga
Antragstellerin
Professorin Dr. Andrea Rentmeister
Fachliche Zuordnung
Biologische und Biomimetische Chemie
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 510974120
Methionin-Adenosyltransferasen (MATs) produzieren S-Adenosyl-L-Methionin (SAM) aus Methionin und ATP. SAM dient den meisten Methyltransferasen (MTs) als Co-Substrat, viele von ihnen sind jedoch hinsichtlich der Methyl- (oder Alkyl- oder Benzyl)-Gruppe am Sulfoniumzentrum promiskuitiv. Das weit verbreitete Auftreten von MTs verhindert die Verwendung von SAM-Analoga mit verlängerten Resten am Sulfoniumzentrum zur Untersuchung einzelner MTs oder zur selektiven Markierung von Biomolekülen in zellulären Systemen. Wir schlagen vor, doppelt modifizierte SAM-Analoga mit Modifikationen am Sulfonium-Zentrum und am Adenosin-Teil von SAM herzustellen. Die kombinierten Modifikationen sollen die Umsetzung durch Wildtyp-MTs verhindern. Wir wollen diese doppelt modifizierten SAM-Analoga enzymatisch erzeugen, indem wir PC-MjMAT, eine MAT-Variante aus Methanocaldococcus jannaschii mit hoher Aktivität für benzylische Methionin-Analoga und eine Reihe von ATP-Analoga, mit Hilfe von Protein-Engineering weiterentwickeln. Konkret planen wir, PC-MjMAT-Varianten dahingehend zu entwickeln, dass sie ortho-Nitrobenzyl-Homocystein mit GTP oder 2-Phenylethinyl-ATP verwenden, indem wir zunächst ortsgerichtete Mutagenese und dann gerichtete Evolution anwenden. Die neuen MAT-Varianten werden anschließend in Kaskadenreaktionen mit MTs aus unserer Gruppe und anderen FOR 5596-Partnern getestet. In der letzten Phase dieses Förderzeitraums werden wir mit ortsgerichteten Mutationen beginnen, um zwei MTs (NovO und MTaqI) in Richtung der doppelt modifizierten SAM-Analoga zu verbessern. Letztendlich wollen wir bioorthogonale SAM-Analoga schaffen, um eine Umwandlung durch eine spezifische MT-Variante und damit selektive Modifikationen in zellulären Systemen zu erreichen. Die Fähigkeit, ein Zielmolekül in Zellen selektiv zu modifizieren, würde einen neuen Weg für die biomolekulare Markierung und - in Kombination mit photospaltbaren Gruppen wie der ortho-Nitrobenzyl-Einheit - sogar für die Kontrolle biomolekularer Funktionen (z. B. in der Epigenetik) in der komplexen zellulären Umgebung eröffnen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
