Herstellung von Peptidarrays mit modifizierten Aminosäurebausteinen und deren biologische Anwendungen

Die Entwicklung von neuen, lebensrettenden Impfstoffen, Medikamenten und Diagnosewerkzeugen ist eine wichtige Aufgabe von Forschern und Medizinern. Dabei ist die Erforschung einer Vielzahl von biologischen Prozessen und zugrundeliegenden Abläufen von Erkrankungen für das bessere Verständnis unumgänglich. Eine effiziente Methode zur Untersuchung dieser Mechanismen bieten Peptide im Arrayformat. Mit Hochdurchsatz-Screenings an Peptidarrays können beispielsweise eine Vielzahl an Bindungsstudien von Antikörpern an biologisch und diagnostisch relevante Proteine durchgeführt werden[1-4]. Peptidarrays eröffnen somit vielseitige Möglichkeiten zur Konzeptentwicklung für die Identifikation von Biomarkern, sowie zur Herstellung neuer Wirkstoffe und Therapeutika. Ebenfalls können verschiedene Modifikationen von Proteinen zur Identifikation von diagnostisch relevanten Peptiden und der Erforschung von Krankheiten beitragen.
Der erste Teil der vorliegenden Arbeit befasst sich mit dem Übertrag von posttranslational modifizierten und nicht kanonischen Aminosäuren in Peptidarrays und deren Visualisierung in Reaktionen der Biokonjugation und Chemodetektion. ... mehrDie Synthese der Arrays erfolgte über einen laserbasierten Transfer der modifizierten Aminosäuren mit Hilfe des nano3D-Druckers. Dieser ermöglicht Spotdichten von bis zu 17.000 Spots/cm2 und bietet durch die übertragene Materialmenge im Piko- bis Femtomol Bereich eine kostengünstige und materialeffiziente Methode für verschiedene Synthesen[5-7]. Anhand dieses Vorgehens konnten Azid-Alkin Click-Reaktionen an lasertransferierten, modifizierten Aminosäuren durchgeführt werden. Ebenfalls konnte ein proof-of-concept einer laserbasierten Multikomponentenreaktion gezeigt werden. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Anwendung von Peptidarrays mit posttranslational modifizierten Aminosäuren in Bindungsstudien von Antikörpern. Hierfür wurden Analysen zur Erforschung von verschiedenen Krankheiten, wie der rheumatoiden Arthritis, dem Sjögrens Syndrom und Hepatitis B durchgeführt. Dabei konnten Gemeinsamkeiten in Bindungsmotiven der rheumatoiden Arthritis festgestellt werden. Letztendlich konnte durch die Integration verschiedener Modifikationen wie Citrullinierungen oder Phosphorylierungen in Peptidarrays eine Relevanz dieser Aminosäurebausteine, in der aktuellen Forschung dargelegt werden. Somit konnte gezeigt werden, dass der nano3D-Drucker eine flexible und vielversprechende Syntheseplattform für Hochdurchsatz-Screenings von Peptidarrays mit modifizierten Aminosäuren darstellt.