Untersuchung von Guanidiniocarbonylpyrrol- Liganden mit aggregations-induzierter Emission zur Erkennung von Proteinen
Die Entwicklung geeigneter Therapien für altersbedingte Krankheiten gewinnt im Kontext des demografischen Wandels zunehmend an Bedeutung. Ein vielversprechender Ansatz besteht darin, gestörte Protein-Protein-Interaktionen, die bestimmten Krankheitsbildern zugrunde liegen, mithilfe geeigneter Liganden wieder in ein physiologisches Gleichgewicht zu bringen.
Zur gezielten Adressierung von Oxoanionen auf Proteinoberflächen hat sich das von Schmuck et al. entwickelte Guanidiniocarbonylpyrrol (GCP) als herausragendes Bindungsmotiv etabliert. Für den Einsatz in biologischen Systemen ermöglicht die Integration von AIE-Fluorophoren (Aggregation-Induced Emission) eine effektive Untersuchung von Ligand-Substrat-Interaktionen.
Auf Basis der von Voskuhl et al. entwickelten AIE-Fluorophoren, den aromatischen Thioethern, wurden fünf GCP-AIE-Fluorophorliganden, ein monovalenter GCP-Glykol-AIE-Ligand, zwei divalente GCP-Lys-AIE-Lys-GCP- sowie zwei tetravalente (GCP-Lys)₂-AIE-(Lys-GCP)₂-Liganden synthetisiert und in Lösung charakterisiert. Ihr Bindungsverhalten gegenüber dem 14-3-3-Protein wurde untersucht und der Bindungsort eines Liganden mittels computerbasierter Simulationen modelliert. Ergänzend erfolgten Gelelektrophoresen zur qualitativen Analyse der Ligand-Protein-Interaktion. Abschließend konnten die Liganden mithilfe von CaP-Nanopartikeln erfolgreich in Zellen eingebracht und durch den AIE-Fluorophoranteil intrazellulär lokalisiert werden.
The development of suitable therapies for age-related diseases is becoming increasingly important in the context of demographic change. A promising approach involves restoring disrupted protein–protein interactions—underlying specific disease phenotypes—back to physiological equilibrium using appropriate ligands. To selectively target oxoanions on protein surfaces, the guanidiniocarbonylpyrrole (GCP) motif, developed by Schmuck et al., has established itself as an outstanding binding motif. For applications in biological systems, the integration of aggregation-induced emission (AIE) fluorophores enables effective investigation of ligand–substrate interactions. Based on the AIE fluorophores developed by Voskuhl et al., aromatic thioethers, five GCP–AIE fluorophore ligands were synthesized as well as a monovalent GCP-glycol-AIE ligand, two divalent GCP-Lys-AIE-Lys-GCP ligands, and two tetravalent (GCP-Lys)\₂-AIE-(Lys-GCP)\₂ ligands; these were synthesized and characterized in solution. Their binding behavior toward the 14-3-3 protein was studied, and the binding site of one ligand was modeled using computer-based simulations. Complementary native gel electrophoresis was performed for qualitative analysis of the ligand–protein interaction. Finally, the ligands were successfully introduced into cells using calcium phosphate (CaP) nanoparticles and localized intracellularly via the AIE fluorophore component.