RNA-gesteuerte Peptidsynthese über Peptidyltransferreaktionen an Peptid-Nucleinsäurekonjugaten

Es ist das Ziel, eine chemische Reaktion zu entwickeln, die zur Bildung einer biologisch aktiven Substanz führt und nur dann abläuft, wenn RNA-Moleküle einer bestimmten Sequenz vorliegen. Hierzu wird in diesem Forschungsvorhaben eine RNA-gesteuerte Peptidyltransferreaktion entworfen, die in den Grundzügen einem Schritt der ribosomalen Peptidsynthese ähnelt. Ein Donorpeptidfragment wird als Thioester an eine RNA-erkennende Peptidnucleinsäure (PNA)-Einheit gebunden. Das zweite Akzeptorpeptidfragment enthält am N-terminalen Ende eine reaktive 1,2- oder 1,3-Aminothiolstruktur und liegt ebenfalls als ein PNA-Konjugat vor. Die benachbarte Bindung an ein RNA-Templat löst einen nun intramolekularen Transfer des Donors auf den Akzeptor aus, in dessen Verlauf eine Peptidbindung nach dem Mechanismus der Native Chemical Ligation etabliert wird. Durch Variation der RNA-Templatarchitektur, von Länge der Donor- und Akzeptorpeptide sowie der Thioesterstruktur werden die Voraussetzungen für effektiven Peptidyltransfer ergründet. Der RNA-induzierte Peptidyltransfer könnte der Entwicklung a) künstlicher Feedbackschleifen in der Synthetischen Biologie und b) zelltypspezifischer, personalisierter Wirkstoffe neue Perspektiven eröffnen. Fernziel ist es, zellendogene RNA-Information umzuwidmen und für die Programmierung der Synthese eines Wirkstoffs zu nutzen, durch den die Signaltransduktion z.B. in einer Krebszelle moduliert werden kann. Ein RNA-Target liegt eventuell nur in geringer Konzentration vor. Aus diesem Grund wird besonderes Augenmerk auf die katalytische Wirksamkeit des RNA-Templats d.h. auf die erzielbaren Wechselzahlen gerichtet. Die RNA-induzierte Peptidsynthese wird am Beispiel eines Peptid-16-mers entwickelt, das im Zuge seiner Entstehung das apoptosehemmende Bcl-xL-Protein inhibiert. Die Anstrengungen gelten auch der Entwicklung einer RNA-gesteuerten Synthese von Phosphopeptiden, die den Signal Transduction and Activator of Transcription 3 (Stat3) inhibieren. Die Fähigkeit, die RNA-Information für die Inhibierung eines Proteins zu zweckentfremden, wird durch Proteinbindungsassays mit rekombinanten Proteinen und Proteinen in Zelllysat untersucht.