Hoppa till innehåll
EN In english

Utveckling av en Zipper Styrd Peptid Kopplings Metod

Diarienummer
ICA14-0012
Start- och slutdatum
150901-171231
Beviljat belopp
868 432 kr
Förvaltande organisation
Stockholm University
Forskningsområde
Livsvetenskaperna

Summary

Our primary objective is to develop a peptide ligation technology that improves upon traditional methods, so that large, biologically relevant proteins will become readily accessible through synthesis. This novel method will permit the ligation of two peptide fragments while minimizing several challenges typically associated with current state-of-the-art methods. Each peptide is linked temporarily to a dimerization prone unit called a ‘ZIP’ that will enforce proximity between the two fragments, essentially rendering the reaction intramolecular. Through controlled transformations, the ZIP system will promote ligation with simultaneous self-excision to deliver the target protein. This strategy should allow multiple ligations to be conducted in series with the use of orthogonal ZIP pairs. Initial efforts will focus on demonstrating proof of principle, utilizing established chemistry to test core concepts. Ultimately, method optimization will address ligation efficiency, handling, and purification. Through its development, this technology would permit the retrosynthetic disconnection and synthesis of a target protein between any two amino acid residues – an ideality that surpasses current limitations in the field. The potential of this method to provide bioactive protein derivatives and future therapeutics for clinical use in disease treatment is the impetus for research and will allow for further development of biologic therapies, positively impacting human health globally.

Populärvetenskaplig beskrivning

Historiskt sett har små molekyler dominerat läkemedelsmarknaden med preparat såsom penicillin, acetylsalicylsyra, och morfin mm. På senare år har dock även proteiner blivit en kliniskt och kommersiellt mycket viktig klass av läkemedel som har fått en väsentlig roll vid behandling av diabetes, benskörhet och cancer. För närvarande är proteinbaserade läkemedel till största del producerade av celler som har modifierats genetiskt för att syntetisera stora mängder av önskat protein. Detta förfarande har visat sig framgångsrikt för produktionen av en rad proteiner men den har dock flera begränsningar. Dessvärre ger denna metod ofta mer än bara det önskade proteinet, vilket resulterar i en komplex blandning av likartade proteinanaloger som kan vara omöjliga att separera från varandra. En annan nackdel är att det kan vara svårt att strukturellt modifiera det efterfrågade proteinet, vilket ofta behövs för att förbättra effektiviteten i behandlingen och för att ta bort ogynnsamma egenskaper hos proteinet. En alternativ metod för proteinproduktion är totalsyntes, där kemister tillverkar molekylen från grunden i laboratoriet. I motsats till celler ger totalsyntes endast den önskade föreningen istället för en komplex blandning. Dessvärre kan syntetiska metoder i dagsläget endast leverera några milligram av syntetiskt protein, vilket är tillräckligt för biologiska analyser, men otillräckligt för terapeutiska tillämpningar. Den allmänna strategin för att tillverka ett protein är att först tillverka en serie kortare aminosyrakedjor för att i ett senare skede stegvis sammanfoga dem till målproteinet. Målet med det föreslagna projektet är att utveckla en metod som syftar till att förbättra effektiviteten för totalsyntesen av proteiner genom att använda sig av "molekylära kardborreband". För att visualisera detta kan man tänka sig att en av de kortare aminosyrakedjorna är tillfälligt kopplad till ett molekylärt kardborreband som i sin tur har en individuell partner kopplad till en annan aminosyrakedja. De molekylära kardborrebanden häftas ihop i det första steget av reaktionen varpå de två aminosyrakedjorna kommer tillräckligt nära varandra för att länkas samman och bilda en längre kedja. Resultaten från den föreslagna forskningen kommer inte bara gynna akademisk forskning och industriell verksamhet utan kommer även på lång sikt bidra till den globala folkhälsan, då metoden förväntas kunna användas för framställningen av nya och mer effektiva proteinbaserade läkemedel.