Polymerizing Like Mussels Do: Toward Synthetic Mussel Foot Proteins and Resistant Glues

A novel strategy to generate adhesive protein analogues by enzyme-induced polymerization of peptides is reported. Peptide polymerization relies on tyrosinase oxidation of tyrosine residues to Dopaquinones, which rapidly form cysteinyldopa-moieties with free thiols from cysteine residues, thereby linking unimers and generating adhesive polymers. The resulting artificial protein analogues show strong adsorption to different surfaces, even resisting hypersaline conditions. Remarkable adhesion energies of up to 10.9 mJ m−2 are found in single adhesion events and average values are superior to those reported for mussel foot proteins that constitute the gluing interfaces

Entwicklung eines mehrstufigen Screening-Verfahrens zur Identifizierung maßgeschneiderter Wirkstofftransporter

Geringe Wasserlöslichkeiten kleiner organischer Wirkstoffkandidaten, sogenannter Leitstrukturen, sind in der Medikamentenentwicklung häufig für das Scheitern vielversprechender Projekte verantwortlich. Um diese Kandidaten dennoch zur Marktreife bringen zu können, wurden verschiedene Strategien entwickelt. Neben der kostenintensiven Strukturoptimierung rücken Formulierungsadditive in den Fokus, die in der Lage sind, Wirkstoffe zu solubilisieren, transportieren und gezielt freizusetzen. In dieser Arbeit wird eine Hochdurchsatz-Screening-Methode präsentiert, die eine schnelle und arbeitsextensive Identifizierung maßgeschneiderter Binder für wasserunlösliche, niedermolekulare Wirkstoffe ermöglicht und mithilfe derer Löslichkeitsvermittler in Form von Peptid-Polymer-Konjugaten mit definierten Solubilisierungs- und Freisetzungseigenschaften realisiert werden können. Dazu werden Peptidbibliotheken in einem zweistufigen Prozess auf Wirkstoffbindung und auf Wirkstofffreisetzung durchsucht. Das Screening kann aufgrund einer innovativen on-chip Immobilisierung der Peptidbibliothek und der intrinsischen Fluoreszenz der niedermolekularen Wirkstoffe halbautomatisiert durchgeführt werden. Vielversprechende Peptidsequenzen können anschließend direkt on-chip mittels MALDI-ToF-MS/MS2 bzw. fragmentierungsfrei sequenziert und löslichkeitsvermittelnde Peptid-PEG-Konjugate hergestellt werden. In einem Testsystem wurden maßgeschneiderte Peptid-PEG-Konjugate mit unterschiedlichen Freisetzungseigenschaften für einen potentiellen Alzheimer-Wirkstoff realisiert und sowohl Solubilisierungseigenschaften, als auch die Freisetzungseigenschaften in einem vereinfachten Blutplasmamodell mittels Fluoreszenzanisotropie und Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie bestätigt. In Zelltests mit einer Neuro-2a-Zelllinie konnten durch Zugabe der Wirkstoff-Transporter-Komplexe effektiv die Ausbildung der bei einer Alzheimer-Erkrankung auftretenden Tau-Protein-Aggregate bis zu 55 % reduziert werden

Spec2Seq

Spec2Seq übersetzt automatisch massenspektrometische Fragmentspektren von Präzisionspolymeren in deren entsprechende Sequenz.Diese Software ist besonders für die Anwendung in der kombinatorischen Chemie geeignet.Spe2Seq automatically translates mass spectrometry fragment spectra of precision polymers into their corresponding sequence. This software is especially useful for combinatorial approaches

Efficient Screening of Combinatorial Peptide Libraries by Spatially Ordered Beads Immobilized on Conventional Glass Slides

Screening of one-bead-one-compound (OBOC) libraries is a proven procedure for the identification of protein-binding ligands. The demand for binders with high affinity and specificity towards various targets has surged in the biomedical and pharmaceutical field in recent years. The traditional peptide screening involves tedious steps such as affinity selection, bead picking, sequencing, and characterization. Herein, we present a high-throughput “all-on-one chip” system to avoid slow and technically complex bead picking steps. On a traditional glass slide provided with an electrically conductive tape, beads of a combinatorial peptide library are aligned and immobilized by application of a precision sieve. Subsequently, the chip is incubated with a fluorophore-labeled target protein. In a fluorescence scan followed by matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI)-time of flight (TOF) mass spectrometry, high-affinity binders are directly and unambiguously sequenced with high accuracy without picking of the positive beads. The use of an optimized ladder sequencing approach improved the accuracy of the de-novo sequencing step to nearly 100%. The new technique was validated by employing a FLAG-based model system, identifying new peptide binders for the monoclonal M2 anti-FLAG antibody, and was finally utilized to search for IgG-binding peptides. In the present format, more than 30,000 beads can be screened on one slide

Digging into the sequential space of thiolactone precision polymers : a combinatorial strategy to identify functional domains

Functional sequences of precision polymers based on thiolactone/Michael chemistry are identified from a large one-bead one-compound library. Single-bead readout by MALDI-TOF MS/MS identifies sequences that host m-THPC that is a second generation photo-sensitizer drug. The corresponding Tla/Michael-PEG conjugates make m-THPC available in solution and drug payload as well as drug release kinetics can be fine-tuned by the precision segment