Kontrolle über die optische und katalytische Aktivität gentechnisch hergestellter Proteine mit Ultraschall

Abstract

Ultraschall (US) erzeugt mittels Kavitation mechanische Kräfte, die Polymerketten in Lçsung dehnen und brechen. Diese Art der Polymer-Mechanochemie wird für synthetische Polymere, nicht aber für Biomakromoleküle verwendet, obwohl US biokompatibel ist und gemeinhin für die medizinische Therapie sowie für die Bildgebung in vivo eingesetzt wird. Die Mçglichkeit, die Aktivität von Proteinen durch US zu kontrollieren, wäre daher ein wichtiger Meilenstein für diese Disziplinen. Hier zeigen wir die ersten Beispiele für die selektive Aktivierung und Deaktivierung von Proteinen durch US. Mit der Verwendung von GFP als Modellsystem zeigen wir modellhaft, wie Proteine mit US-Empfindlichkeit ausgestattet werden kçnnen. Der Einbau von langen und hochgeladenen Domänen ermçglicht eine effiziente Kraftübertragung auf die Proteinstruktur. Dieses Prinzip nutzen wir dann, um die katalytische Aktivität von Trypsin zu aktivieren, indem wir die Freisetzung seines Inhibitors auslçsen. Wir erwarten, dass das Konzept des Ein-und Ausschaltens der Proteinaktivität durch US als Bauplan für die Fernsteuerung anderer bioaktiver Moleküle dienen wird.