MDCK-MRP2 - Dkfz

Forschungsschwerpunkt B
Funktionelle und Strukturelle Genomforschung
19 F-MRS wurde auch erfolgreich eingesetzt, um metabolische
Fragen zu einem Gentherapie-Modell zu beantworten (Cytosin-Deaminase/5-Fluorcytosin
Therapie des Dunning Prostatakarzinoms
der Ratte, Abt. Debus, E050) und das Fehlen
eines sogenannten „bystander“ Effektes zu erklären [8].
Die gewonnene Erfahrung und die etablierte Meßtechnik
sollen jetzt für Untersuchungen an andere Zell-Linien und
Gen-Transfektionsmodelle eingesetzt werden.
MR-Untersuchungen zur Protein-Ligand-
Wechselwirkungen
Mit der 1H-MRS können die Wechselwirkungen von Liganden
und Rezeptoren (Struktur und Dynamik) auf der molekularen
Ebene detailliert untersucht werden. MR-Screening bietet
die Möglichkeit, die Bindung von niedermolekularen,
peptidischen oder nicht-peptidischen Liganden an Proteinen
zu entdecken bzw. zu optimieren. Mögliche Vorteile der
Methodik sind: die Erkennung auch schwach bindender
Liganden; Bestimmung der 3D-Struktur des Liganden im
gebundenen Zustand; Bestimmung der beteiligten Bindungsstellen
am Rezeptor. Im Berichtszeitraum wurden eine
Reihe meßmethodische Ansätze auf unserem 600 MHz NMR-
Spektrometer erprobt und optimiert.
Screening von Liganden für den TRAIL-R2
Rezeptor
In einer Kooperation mit H. Walczak (D040) wurde versucht,
Oligopeptide als Liganden für den TRAIL-R2 Rezeptor
(TRAIL = TNF-Related Apoptosis Inducing Ligand) zu entwickeln.
Mit Hilfe der vorliegenden Röntgenstruktur des
TRAIL/TRAIL-R2 Komplexes wurden durch Molecular Modeling
kurze Abschnitte (Teilsequenzen) im TRAIL Ligand
gefunden, welche für die Affinität und Spezifizität von TRAIL
verantwortlich sein könnten. Die entsprechende Oligopeptide,
z.B. ein 19mer, durch eine Cystein Disulfidbrücke zyklisiert,
wurden von R. Pipkorn synthetisiert und mittels
1H-MRS vollständig charakterisiert.
Ziel der Gruppe Walczak ist es, ein wasserlösliches Fusionsprotein,
bestehend aus der extrazellulären Domäne von
TRAIL-R2 und der Fc-Region des menschlichen IgG, als Modellsystem
für den membrangebundenen TRAIL-R2 Rezeptor
zu produzieren. Für die MRS-Untersuchungen werden
etwa 0,1 - 1 µmol des Proteines benötigt. Bis jetzt war die
Ausbeute an Protein zu niedrig für detailliert Bindungsstudien.
Mit diesem Projekt sollen hochaffine und selektive Liganden
für den TRAIL-R2 Rezeptor aufgebaut werden, wobei
die Strukturen (Konformationen) der Liganden (frei und
im Komplex mit dem Rezeptor) bezüglich der Bindungsaffinität,
-spezifizität und biologischer Wirkung gezielt optimiert
werden soll. Dadurch erhoffen wir niedermolekulare
Substanzen liefern zu können, die die Apoptose in Krebszellen
auslösen und von therapeutischem Interesse sind.
Oligosaccharide und Galektine
Als Teil einer Doktorarbeit werden die Struktur-Eigenschaften
von Disacchariden und ihre Bindung an Proteine (Galektine)
mittels 1H-MRS bei 600 MHz untersucht. Um mehr
Information über die konformationellen bzw. dynamischen
Eigenschaften der Zucker-Moleküle zu erhalten, werden
Messungen in DMSO/Wasser-Gemische durchgeführt. Dadurch
werden die Signale der Hydroxyl-Protonen aufgelöst;
im reinen Wasser sind diese Signale durch Austausch-Prozesse
sehr breit oder nicht detektierbar. Die Bindung von
galactose-haltigen Oligosacchariden an Galektinen in gemi-
B090
Zentrale Spektroskopie
schten Lösungsmittel wird auch untersucht, mit dem Ziel
die Konformation des gebundenen Zuckers zu bestimmen.
Publikationen (* = externer Koautor)
[1] Sorg BL, Hull WE, Kliem HC, Mier W, Wiessler M. Synthesis
and NMR characterization of hydroxyurea and mesylglycol
glycoconjugates as drug candidates for targeted cancer chemotherapy.
Carbohydr Res, eingereicht.
[2] *Mier W, *Beijer B, *Graham K, Hull WE. Fluorescent somatostatin
receptor probes for the intraoperative detection of tumor
tissue with long-wavelength visible light. Bioorg Med Chem
10 (2002), 2543-2552.
[3] Owen RW, Haubner R, Mier W, *Giacosa A, Hull WE,
Spiegelhalder B, Bartsch H. The isolation, structure elucidation
and antioxidant potential of the major phenolic and flavonoid
compounds in brined olive drupes. Food Chem Toxicol 41 (2003)
703-717.
[4] Owen RW, Haubner R, Hull WE, Erben G, Spiegelhalder B,
Bartsch H, *Haber B. Isolation and structure elucidation of the
major individual polyphenols in carob fibre. Food Chem Toxicol 41
(2003) 1727-1738.
[5] *Rengelshausen J, Hull WE, *Schwenger V, *Göggelmann C,
*Walter-Sack I, *Bommer J. Pharmacokinetics of 5-FU and its
catabolites determined by 19F nuclear magnetic resonance spectroscopy
for a patient on chronic hemodialysis. Am J Kidney Dis
39 (2002) E10.
[6] *Kamm YJL, *Peters GJ, Hull WE, *Punt CJA, *Heerschap A.
Correlation between 5-fluorouracil metabolism and treatment response
for two variants of C26 murine colon carcinoma. Br J
Cancer 89 (2003) 754-762.
[7] Lutz NW, Naser-Hijazi B, Koroma S, Berger MR, Hull WE.
Fluoropyrimidine chemotherapy in a rat model: comparison of
fluorouracil metabolite profiles determined by high-field 19 F-NMR
spectroscopy of tissues ex vivo with therapy response and toxicity
for locoregional vs. systemic infusion protocols. NMR in Biomedicine,
17 (2004) 101-131.
[8] Corban-Wilhelm H, Hull WE, Becker G, Bauder-Wüst U,
Greulich D, Debus J. Cytosine deaminase gene therapy in a Dunning
rat prostate tumour model: characterisation of 5-fluorocytosine
metabolism and the bystander effect with 19 F-NMR spectroscopy.
Gene Therapy 9 (2002) 1564-1575.
Entwicklung von WWW-basierten Anwendungen
und Datenbanken für strukturbiologische
Fragestellungen (Schwerpunkt Glykobiologie)
C.-W. von der Lieth, A. Bohne-Lang, K. Lohmann,
A. Loß, T. Lütteke, T. Götz, M. Frank
In Zusammenarbeit mit: P. Krieg, G. Fürstenberger, W.D.
Lehmann (DKFZ); Prof. E. Schwarzer, Universität Hildesheim;
Prof. Dr. E. Lang, Fachhochschule Darmstadt; Prof. Dr. R. Geyer,
Universität Giessen; Prof. Dr. U. Zähringer, Forschungszentrum
Borstel; Bioinformatik Core des Consortion for Functional
Glycomics, MIT, Cambridge, MA, USA.
Zusatzfinanzierung: DFG-Projekt (PD12483, C.-W. von der Lieth)
Konzeption und Entwicklung einer Web-basierten
Arbeitsumgebung von glykowissenschaftliche Fragestellungen
und Bereitstellung von fachbasierten Informationsangeboten; 1
Postdoc (A. Bohne-Lang), 2 Doktoranden (A. Loß, K. Lohmann),
01.01.01 - 31.12.04. DFN-Projekt: (C.-W. von der Lieth)
Dynamische Moleküle: Darstellung und Analyse der Dynamik von
biologischen Makromolekülen per Internet; 1 Postdoc (M.Frank),
1 Doktoranden (C. Hassayoun), 3 HiWis (P. Gutbrod, M. Clark, M.
Fleischer), 01.06.01 - 30.06.03.
Die rasche Entwicklung der Möglichkeiten des Internet hat
die Art und Weise wie Wissenschaftler weltweit miteinander
kommunizieren und Information beschaffen entscheidend
verändert. Über das WWW sind viele Datenbanken
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
151