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Bioanalytik der TU Berlin will die Proteinstruktur des Virus aufklären
Um einen Krankheitserreger wie einen Virus
effektiv zu bekämpfen, braucht die Medizin möglichst viele
Struktur-Informationen zu diesem Erreger. SARS-CoV-2 ist ein
sogenannter Einzelstrang RNA-Virus und verfügt potentiell über 29
Proteine. Die dreidimensionale Struktur der meisten dieser Proteine
ist noch unbekannt. Genauso unbekannt, wie die möglichen
Bindungsstellen dieser Proteine an menschliche Proteine. Bislang
existieren vor allem Modelle, die auf Vorhersagen ohne experimentelle
Daten basieren. Das Fachgebiet Bioanalytik von Prof. Dr. Juri
Rappsilber an der TU Berlin verfügt über eine spezifische Expertise
in der Technologie des sogenannten Crosslinking zur Bestimmung von
räumlichen Strukturen innerhalb von Proteinen und zwischen
interagierenden Proteinen.
Diese Expertise erlaubt es, einzigartige Informationen zur
Struktur und Interaktion der viralen Proteine in Zellen zu erhalten.
Im Rahmen einer Sondergenehmigung forschen Juri Rappsilber und sein
Team, gemeinsam mit Kolleg*innen aus der TU Berlin und der Charité
– Universitätsmedizin Berlin, derzeit daran, die räumliche
Struktur weiterer Virus-Proteine aufzuklären. Das Projekt wird von
der internen Forschungsförderung der TU Berlin
unterstützt.
„Wir haben uns die sogenannte cDNA – einen bestimmten Teil
der Erbinformation der Viren – von vier SARS-CoV-2 Proteinen
bestellt“, so Juri Rappsilber. „Diese sogenannte cDNA werden wir
mit Hilfe unseres Kollegen Prof. Dr. Peter Neubauer, Leiter des
Fachgebiets für Bioverfahrenstechnik, in Bakterien einbauen. Diese
Bakterien werden dann mit speziellen Hochdurchsatzverfahren dazu
gebracht, die entsprechenden Proteine in großer Menge zu produzieren,
sodass wir ausreichend Proteine für weitere Analysen zur Verfügung
haben.“
Danach will das Team von Juri Rappsilber die räumliche
Struktur dieser Proteine mit Hilfe eines komplexen
Flüssigchromatographie-Massenspektrometers und der in seinem Labor
entwickelten Crosslinking-Methode aufklären. „Unsere
experimentellen Strukturinformationen werden wir unserem Kollegen
Prof. Dr. Oliver Brock, Leiter des Robotics and Biology Laboratory,
weitergeben, dessen Team mithilfe dieser Informationen die
vollständige, dreidimensionale Struktur der Proteine vorherzusagen
versucht. Des Weiteren stellen wir die experimentellen
Strukturinformationen über den Verteiler der Plattform zur kritischen
Überprüfung von Proteinstrukturvorhersagen (CASP)
Wissenschaftler*innen weltweit zur Verfügung. Durch unsere Arbeit
können somit die rein theoretischen Vorhersagen der Proteinstrukturen
anhand gemessener Daten verbessert werden“, so Juri
Rappsilber.
„Zusätzlich werden wir einen Teil der so hergestellten
Proteine und die Virusproteine, die in einem parallelen Projekt in den
Laboren von unserem Kollegen Prof. Dr. Lauster von der medizinischen
Biotechnologie hergestellt werden, den Immunologen der Charité für
weitere Analysen zur Verfügung stellen. Hier geht es darum,
Virus-spezifische Zellen des Immunsystems zu identifizieren und diese
dann im Verlauf einer COVID-19 Erkrankung zu
messen.“
In einem nächsten Schritt ist es in Zusammenarbeit mit der
Charité – Universitätsmedizin Berlin geplant, einzelne
Virus-Proteine mit humanen Zelllinien in Kontakt zu bringen, um
festzustellen, wo genau diese Proteine an menschliche Proteine
andocken und diese Zellen dann zur Virusproduktion
„umprogrammieren“. Ziel ist es, die Wirt-Pathogen Interaktion zu
bestimmen und zu verstehen. „Daran anschließen wird sich eine
dritte Stufe: Mit Hilfe einer von uns erstellten Bibliothek von
charakterisierten, organischen Substanzen können wir gezielt nach
Stoffen suchen, die genau an der vorher definierten
Wirt-Pathogen-Schnittstelle eingreifen. Wenn es uns gelänge,
Substanzen zu finden, die das Kommando der viralen Proteine über die
menschliche Zelle stören, könnten sich daraus Ansatzpunkte für neue
Medikamente ergeben“, so der Biotechnologe.
Weitere Informationen erteilt Ihnen gern:
Prof. Dr. Juri RappsilberTU Berlin
Fachgebiet Bioanalytik
Tel.: 030/314 72374
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