@article{SchulteSoldaSpaenigetal.2022,
  author    = {Schulte, Clemens and Sold{\`a}, Alice and Sp{\"a}nig, Sebastian and Adams, Nathan and Bekić, Ivana and Streicher, Werner and Heider, Dominik and Strasser, Ralf and Maric, Hans Michael},
  title     = {Multivalent binding kinetics resolved by fluorescence proximity sensing},
  series = {Communications Biology},
  volume    = {5},
  journal   = {Communications Biology},
  doi       = {10.1038/s42003-022-03997-3},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-301157},
  year      = {2022},
  abstract  = {Multivalent protein interactors are an attractive modality for probing protein function and exploring novel pharmaceutical strategies. The throughput and precision of state-of-the-art methodologies and workflows for the effective development of multivalent binders is currently limited by surface immobilization, fluorescent labelling and sample consumption. Using the gephyrin protein, the master regulator of the inhibitory synapse, as benchmark, we exemplify the application of Fluorescence proximity sensing (FPS) for the systematic kinetic and thermodynamic optimization of multivalent peptide architectures. High throughput synthesis of +100 peptides with varying combinatorial dimeric, tetrameric, and octameric architectures combined with direct FPS measurements resolved on-rates, off-rates, and dissociation constants with high accuracy and low sample consumption compared to three complementary technologies. The dataset and its machine learning-based analysis deciphered the relationship of specific architectural features and binding kinetics and thereby identified binders with unprecedented protein inhibition capacity; thus, highlighting the value of FPS for the rational engineering of multivalent inhibitors.},
  language  = {en}
}
@article{HoyerSchatzschneiderSchulzSiegmundetal.2012,
  author    = {Hoyer, Jan and Schatzschneider, Ulrich and Schulz-Siegmund, Michaela and Neundorf, Ines},
  title     = {Dimerization of a cell-penetrating peptide leads to enhanced cellular uptake and drug delivery},
  series = {Beilstein Journal of Organic Chemistry},
  volume    = {8},
  journal   = {Beilstein Journal of Organic Chemistry},
  doi       = {10.3762/bjoc.8.204},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-133933},
  pages     = {1788-1797},
  year      = {2012},
  abstract  = {Over the past 20 years, cell-penetrating peptides (CPPs) have gained tremendous interest due to their ability to deliver a variety of therapeutically active molecules that would otherwise be unable to cross the cellular membrane due to their size or hydrophilicity. Recently, we reported on the identification of a novel CPP, sC18, which is derived from the C-terminus of the 18 kDa cationic antimicrobial protein. Furthermore, we demonstrated successful application of sC18 for the delivery of functionalized cyclopentadienyl manganese tricarbonyl (cymantrene) complexes to tumor cell lines, inducing high cellular toxicity. In order to increase the potential of the organometallic complexes to kill tumor cells, we were looking for a way to enhance cellular uptake. Therefore, we designed a branched dimeric variant of sC18, (sC18)\(_2\), which was shown to have a dramatically improved capacity to internalize into various cell lines, even primary cells, using flow cytometry and fluorescence microscopy. Cell viability assays indicated increased cytotoxicity of the dimer presumably caused by membrane leakage; however, this effect turned out to be dependent on the specific cell type. Finally, we could show that conjugation of a functionalized cymantrene with (sC18)\(_2\) leads to significant reduction of its IC\(_{50}\) value in tumor cells compared to the respective sC18 conjugate, proving that dimerization is a useful method to increase the drug-delivery potential of a cell-penetrating peptide.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hoffmann2003,
  author    = {Hoffmann, Markus Fritz Heinrich},
  title     = {Induktion von Sekund{\"a}rstrukturen durch den Einbau von Alanyl-PNA in Peptide und Proteine},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-6308},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {Die Aktivit{\"a}t von Biooligomeren wird wesentlich beeinflusst von deren molekularer Struktur bzw. Konformation. Eine Einflussnahme auf die Struktur sollte deswegen auch mit einer Aktivit{\"a}tsver{\"a}nderung einhergehen, ein „Schalten" von Struktur somit ein „Schalten" von Aktivit{\"a}t nach sich ziehen. Alanyl-PNA ist ein Oligopeptid alternierender Konfiguration mit Nukleobasen in \&\#946;-Position der Alanyl-Einheiten, das durch Wasserstoffbr{\"u}ckenbildung und \&\#960;-Stacking mit einem komplement{\"a}ren Strang Paarungsduplexe mit \&\#946;-faltblattartiger linearer Struktur eingeht. Der Einbau eines Alanyl-PNA-Stranges in ein Peptid oder Protein und Zugabe des korrespondierenden Gegenstranges sollte zu einer lokalen Induktion eines \&\#946;-Faltblattes f{\"u}hren und strukturelle Ver{\"a}nderungen im Gesamtpeptid hervorrufen. Es kann dann von einem molekularen Schalter gesprochen werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine vom cyclischen Peptidantibiotikum Gramicidin S abgeleitete 18mer-Peptid-Alanyl-PNA-Chim{\"a}re 20 mit eingebautem Alanyl-PNA-Pentamer dargestellt. Es konnte mittels temperaturabh{\"a}ngiger UV-Spektroskopie gezeigt werden, dass sich bei Zugabe des komplement{\"a}ren Gegenstranges nichtkovalente Duplexe bilden. CD-spektroskopische Untersuchungen dieses Dimers lieferten keine eindeutigen Beweise f{\"u}r das vorliegen eines \&\#946;-Faltblattes. Es konnte anhand des humanen Interleukins 8 gezeigt werden, dass der Einbau von Alanyl-PNA durch die Technik der native chemical ligation in gr{\"o}ßere Peptide m{\"o}glich ist. Hierf{\"u}r wurde der N-terminale Thioester 31 des humanen Interleukins hIL8(1-55) durch Expression des Fusionsproteines in E.coli und Expressed Protein Ligation dargestellt. Nach Umsetzung des Thioesters 31 mit einem Alanyl-PNA-Peptid-Hybrid 29, das N-terminal mit einem freien Cystein substituiert ist, wurde durch native chemical ligation ein von dem humanen Interleukin 8 abgeleitetes 77 Aminos{\"a}uren enthaltendes Peptid 30 mit eingebauter Alanyl-PNA erhalten. Dar{\"u}ber hinaus wurden mit keinem, einem oder zwei Lysinen substituierte Alanyl-PNA-Hexamere dargestellt und Strukturuntersuchungen unterworfen. Es konnte mittels temperaturabh{\"a}ngiger UV-Spektroskopie gezeigt werden, dass der Einbau zweier Lysine sowohl die L{\"o}slichkeit als auch die Bildungskinetik ver{\"a}ndert, die Stabilit{\"a}t (Tm-Wert) der Duplexe jedoch unver{\"a}ndert l{\"a}sst. Diese Hexamere wurden Kristallisationsversuchen unterworfen, bisher konnten noch keine Kristalle erhalten werden. Basierend auf den im Rahmen dieser Arbeit erhaltenen Ergebnissen sollte es in Zukunft dar{\"u}ber hinaus m{\"o}glich sein, genaueren Aufschluss {\"u}ber die Struktur von Alanyl-PNA zu erhalten. Die Erh{\"o}hung der L{\"o}slichkeit von Alanyl-PNA durch Einbau zweier Lysine erm{\"o}glicht nicht nur weitere Kristallisationsversuche, sondern man gelangt auch in Konzentrationsbereiche, in denen NMR-Untersuchungen an Alanyl-PNA m{\"o}glich werden, die bisher aufgrund zu schlechter L{\"o}slichkeit zu keinen zufrieden stellenden Ergebnissen gef{\"u}hrt haben. Durch weitere Optimierung der native chemical ligation und Bereitstellung gr{\"o}ßerer Mengen von Interleukin 8 Derivaten mit eingebauter Alanyl-PNA sollte es in Zukunft m{\"o}glich sein, den Einfluss des komplement{\"a}ren Alanyl-PNA-Stranges auf die Struktur des Gesamtsystems und dessen biologischer Aktivit{\"a}t zu untersuchen. Durch Variation und Optimierung der Sequenz und des {\"o}rtlichen Einbaus der Alanyl-PNA kann so vielleicht das Fernziel eines molekularen strukturellen Schalters f{\"u}r Peptide bzw. Proteine erreicht werden. Ebenso ist es denkbar, dass durch den Einbau von Alanyl-PNA in zwei verschiedene Peptide bzw. Proteine nichtkovalente Protein-Protein-Komplexe erhalten werden k{\"o}nnen.},
  subject      = {Peptide},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Heil2004,
  author    = {Heil, Martin},
  title     = {Synthese und Screening einer kombinatorischen Rezeptorbibliothek f{\"u}r biologisch relevante Tetrapeptide},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-9355},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Im Rahmen der hier vorliegenden Doktorarbeit wurde eine 512 Mitglieder umfassende kombinatorische Rezeptorbibliothek auf der Basis eines Guanidiniocarbonylpyrrols mit einer tripeptidischen Seitenkette dargestellt werden. Die kombinatorische Synthese der Bibliothek erfolgte nach der „Split and Mix" Methode auf Amino-TentaGel als fester Phase in IRORI MikroKans unter Benutzung der IRORI Radiofrequenzcodierung zur Dekodierung der einzelnen Mitglieder der Bibliothek. Die Bibliothek ist f{\"u}r die selektive Erkennung von Tetrapeptiden mit freien C-Termini konzipiert. Als Zielliganden wurden zwei biologisch relevante Modellpeptide ausgew{\"a}hlt, zum einen das Alzheimer Modellpeptid L Val L Val L Ile L-Ala-OH und zum anderen das Tetrapeptid D-Glu-L-Lys-D-Ala-D-Ala-OH, das im Zusammenhang mit dem Aufbau von Zellw{\"a}nden bei Bakterien eine wichtige Rolle einnimmt. Die Bestimmung von Bindungskonstanten auf der festen Phase erfolgte mit Hilfe eines Fluoreszenzscreenings, wobei die intensive Fluoreszenz eines Dansylrestes ausgenutzt wurde. Es wurden f{\"u}r alle 512 Mitglieder der Bibliothek Bindungskonstanten in Wasser auf der festen Phase f{\"u}r beide Liganden bestimmt. Die Bindungskonstanten f{\"u}r das Alzheimer Modellpeptid variierten von 4200 M-1 f{\"u}r die besten Rezeptoren bis zu 20 M-1, also einem vollst{\"a}ndigen Verlust der Bindungsaktivit{\"a}t, f{\"u}r die schlechtesten Rezeptoren. Hierbei zeigte sich, dass die Mehrzahl gut bindender Rezeptoren in Position AA1 eine Lys(Boc) Seitenkette aufwiesen. Anschließend wurden molekulardynamische Rechnungen durchgef{\"u}hrt, um Struktur-Stabilit{\"a}tsbeziehungen aufstellen zu k{\"o}nnen. Die auf der festen Phase erhaltenen Ergebnisse konnten durch die Bestimmung von Bindungskonstanten in L{\"o}sung durch UV-Titrationen best{\"a}tigt werden. Weiterhin wurden Untersuchungen mit einem Rezeptor in der Gasphase mit Hilfe von FT-ICR IRMPD ESI-MS durchgef{\"u}hrt. Dar{\"u}ber hinaus wurden in vitro Untersuchungen zur Inhibierung der Fibrillenbildung der Amyloid Proteine A\&\#61538; (1-42) und A\&\#61538; (1-40) mit ausgew{\"a}hlten Rezeptoren durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r die kinetische und quantitative Inhibierung der Fibrillenbildung konnten zwei Rezeptoren gefunden werden, die den Nukleationsprozess bei beiden Peptiden signifikant verz{\"o}gerten und auch zu einer geringeren Menge an gebildeten Amyloid-Plaques gegen{\"u}ber der Kontrolle f{\"u}hrten. Die Bestimmung von Bindungseigenschaften der Rezeptorbibliothek gegen das Tetrapeptid D-Glu-L-Lys-D-Ala-D-Ala-OH, das im Zusammenhang mit der Entwicklung von neuen Antibiotika steht, wurde ebenfalls {\"u}ber fluoreszenzspektroskopische Methoden auf der festen Phase durchgef{\"u}hrt. In diesem Fall wurde nicht nur D-Glu-L-Lys-D-Ala-D-Ala-OH, sondern auch die inverse Sequenz auf Bindungsaktivit{\"a}t untersucht. Hierbei zeigte sich, dass das Bakterien Modellpeptid mit deutlich h{\"o}heren Bindungskonstanten auf der festen Phase erkannt wurde als das inverse Peptid. Die Bindungskonstanten f{\"u}r D-Glu-L-Lys-D-Ala-D-Ala-OH liegen f{\"u}r die besten Rezeptoren bei 17000 M-1, f{\"u}r die inverse Sequenz nur bei 5500 M-1, obwohl beide Liganden f{\"u}r Rezeptoren mit einem oder zwei Lysinen an Position AA1, AA2 oder AA3 die h{\"o}chsten Bindungskonstanten aufwiesen. Der Faktor der Bindungskonstanten zwischen sehr gut bindenden Rezeptoren und schlecht bindenden Rezeptoren betrug f{\"u}r beide Peptide {\"u}ber 200! Die besseren Bindungseigenschaften von D-Glu-L-Lys-D-Ala-D-Ala-OH im Vergleich zu der inversen Sequenz konnten durch molekulardynamische Rechnungen darauf zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden, dass das inverse Peptid beide Carboxylate intramolekular {\"u}ber eine Salzbr{\"u}cke mit der Lysin-Seitenkette stabilisieren kann, w{\"a}hrend D-Glu-L-Lys-D-Ala-D-Ala-OH nur eine Salzbr{\"u}cke zu einem der beiden Carboxylate ausbilden kann und das andere Carboxylat somit f{\"u}r eine effektive Komplexierung mit dem Guanidiniocarbonylpyrrol zur Verf{\"u}gung steht. Die auf der festen Phase erhaltenen Bindungskonstanten f{\"u}r das Bakterien-Modellpeptid konnten ebenfalls durch die Bestimmung von Bindungskonstanten in L{\"o}sung durch UV- und Fluoreszenztitrationen best{\"a}tigt werden. Kationische Guanidiniocarbonylpyrrol-Rezeptoren sind in der Lage anionische Tetrapeptide mit hohen Assoziationskonstanten, selbst in so polaren L{\"o}semitteln wie Wasser, zu binden. Abschließend kann gesagt werden, dass die Komplexstabilit{\"a}ten von einer fein abgestimmten Kombination von elektrostatischen und hydrophoben Wechselwirkung abh{\"a}ngen.},
  subject      = {Kombinatorische Synthese},
  language  = {de}
}