WSR081 ChemBioProbes: Sonden für Diagnose und Therapie - Interview mit Dr. Johannes Broichhagen

In dieser Episode spricht Bernd Rupp mit  Dr. Johannes Broichhagen, er leitet am Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie im Forschungsverbund Berlin e.V. (FMP) die Nachwuchsgruppe ChemBioProbes.

Dr. Johannes Broichhagen; Quelle: Wirkstoffradio.

Mit den von Johannes und seinen Mitarbeiter:Innen entwickelten molekularen „Werkzeugen“ sollen biologische Funktionen besser visualisiert werden können. Dabei optimieren sie nicht nur die Struktur der verwendeten Fluoreszenzfarbstoffe, sondern entwickeln auch Sonden wie Peptide, Antikörper und andere Moleküle, die spezifisch an das gewünschte Zielprotein binden können. Diese Sonden werden mit einer Schnittstelle (Linker + TAG) ausgestattet, die es dem Team von Johannes ermöglicht, verschiedene Strukturen an die Sonde anzuknüpfen.

Mittlerweile beschränkt sich Johannes mit seiner Gruppe nicht nur auf Fluoreszenzfarbstoffe, sondern gestaltet diese Strategie als einen vielseitigen Werkzeugkasten. Dieser soll in Zukunft nicht nur diagnostisch eingesetzt werden, sondern mit den entsprechenden molekularen Tools auch therapeutischen Nutzen bieten können.

(Im Podcast gibt es Kapitelmarken, die den Zwischenüberschriften hier im Text entsprechen, so dass es einfacher ist, bestimmte Teile erneut zu hören. Nicht jede Kapitelmarke hat eine Zwischenüberschrift, manchmal fassen wir mehrere Kapitel zusammen.)

Was sind ChemBioProbes

Einsatzgebiete der Sonden

Mikroskopische Aufnahme fluoreszenzmarkierter Zellen und Struktur des deuterierten Si-Rhodamins; Quelle: Dr. Johannes Broichhagen.

 Hochauflösende Mikroskopie

Aufnahmetechnik

Was ist Fluoreszenz

Moleküleigenschaften für die Fluoreszenz

Faustregel zur Farbe eines Moleküls: „Je größer das Molekül oder je größer das π-System ist, desto röter ist die Wellenlänge, die absorbiert wird und auch desto röter ist die Energie, die dann wieder abgegeben wird.“ Johannes Broichhagen

FLIM

Chemie der Sonden

Struktur eines Rhodamins zur Verwendung in der hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie: Dabei wurde der übliche Sauerstoff im Ringsystem durch Silizium (Si) ersetzt. Zur zusätzlichen Verstärkung der Fluoreszenz wurde außerdem eine Reihe von Protonen durch Deuterium (D) ersetzt; Quelle: Johannes Broichhagen.

Konjugation

Linkerology

Was ist ein TAG?

Exkurs: Molekularbiologie

GFP

Bioorthogonalität

Einführung des Fluoreszenzfarbstoffs

Fluoreszenzaktive Wirkstoffe

Forschungsgebiete in Johannes Gruppe

Weiterentwicklung der deuterierten Farbstoffe

    • Publikation zur deuterierten Farbstoffen (open access): Broichhagen, J. and Roßmann, K.; Trendbericht Biochemie 2023 (3/3): Ein Neutron extra: deuterierte Moleküle in der chemischen Biologie.;  Nachr. Chem., 71: 64-66, (2023). doi: 10.1002/nadc.20234138252
    • Publikation zur deuterierten Farbstoffen (open access): Roßmann, K.; Akkaya, K. C.; Poc, P.; Charbonnier, C.; Eichhorst, J.; Gonschior, H.; Valavalkar, A.; Wendler, N.; Cordes, T.; Dietzek-Ivanšić, B.; Jones, B.; Lehmann, M. & Broichhagen, J.: N-Methyl deuterated rhodamines for protein labelling in sensitive fluorescence microscopy. Chemical Science, Royal Society of Chemistry (RSC), 2022, 13, 8605-8617. doi: 10.1039/D1SC06466E
    • Aliphatische Kohlenwasserstoffe – Wikipedia Artikel

Therapeutische Sonden

Weiterentwicklung der GLP1 Sonde

    • Mausmodell – Wikipedia
    • Langerhans-Inseln – Wikipedia Artikel
    • Diagnostikum – Wikipedia Artikel
    • Nahes Infrarot – Wikipedia Artikel
    • Publikation zur Weiterentwicklung Luxendin Sonden (open access): Ast, J.; Novak, A. N.; Podewin, T.; Fine, N. H. F.; Jones, B.; Tomas, A.; Birke, R.; Roßmann, K.; Mathes, B.; Eichhorst, J.; Lehmann, M.; Linnemann, A. K.; Hodson, D. J. & Broichhagen, J.: Expanded LUXendin Color Palette for GLP1R Detection and Visualization In Vitro and In Vivo. JACS Au, American Chemical Society (ACS), 2022, 2, 1007-1017 doi: 10.1021/jacsau.2c00130
    • Publikation zur Expression des GLP1R (open access): Ast, J.; Nasteska, D.; Fine, N. H. F.; Nieves, D. J.; Koszegi, Z.; Lanoiselée, Y.; Cuozzo, F.; Viloria, K.; Bacon, A.; Luu, N. T.; Newsome, P. N.; Calebiro, D.; Owen, D. M.; Broichhagen, J. & Hodson, D. J.: Revealing the tissue-level complexity of endogenous glucagon-like peptide-1 receptor expression and signaling . Nature Communications, Springer Science and Business Media LLC, 2023, 14. doi: 10.1038/s41467-022-35716-1

TAG-Optimierung

Johannes Werdegang

 Johannes Lieblingsmolekül

Strukturformel der Acetylsalicylsäure
Acetylsalicylsäure; Quelle: Hans-Dieter Höltje.

Wir danken Dr. Johannes Broichhagen für seine Zeit und die wertvollen Einblicke in sein Forschungsgebiet.

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