Andreas Marx

Vielzahl von Mechanismen bekannt, mit denen sich die Funktionen von Genen
und Genprodukten regulieren lassen. Hier setzen unsere Arbeiten an. Wir kombi-
nieren Prinzipien der Chemie und Biologie, um Einblicke in komplexe biologische
Mechanismen zu erhalten. Des Weiteren entwickeln wir neue Werkzeuge für den
Nachweis von regulatorischen Modifikationen in Genen und Genprodukten.
Verkleidete Proteine
Eine sehr wichtige Modifikation von Proteinen ist deren Ubiquitinierung. Als
Ubiquitinierung bezeichnet man die Modifizierung von Proteinen durch Ubiqu-
itin (Ub). Diese Modifizierung ist eine der vielfältigsten und am häufigsten in
eukariotischen Zellen anzutreffende posttranslationale Modifikation. Da Ub selbst
ebenfalls als Substrat dienen kann, können Proteine durch eine Vielzahl unter-
schiedlicher Ubiquitinketten (Ub-Ketten) modifiziert werden. Diese können über
einen oder verschiedene Lysin-Reste von Ubiquitin verknüpft sein. In homoge-
nen Ub-Ketten sind die Ub-Moleküle durchgehend über denselben Lysin-Rest
verknüpft. Das Schicksal der ubiquitylierten Proteine wird dabei durch den Ver-
knüpfungstyp der konjugierten Ubiquitinkette bestimmt. Wir entwickelten ein
neues Konzept, basierend auf Codonerweiterung und Klick-Chemie-vermittelter
Polymerisation, um Ubiquitinketten mit definierten Verknüpfungen herzustellen
bzw. Proteine gezielt mit Ub zu modifizieren. Diese Konjugate setzen wir zum
Beispiel ein, um in affinitätsbasierten Proteomikstudien das Interaktionsnetzwerk
in Abhängigkeit der Ub-Modifikation aufzuklären.
Poly(ADP-ribos)ylierung (PARylierung) ist eine weitere, hochkomplexe
posttranslationale Proteinmodifikation und ein bedeutender Signalweg in fast al-
len Eukaryoten. Grundlegende Prozesse, wie DNA-Reparatur und Transkription,
werden von diesem kurzlebigen Polymer und dessen Wechselwirkung mit Protei-
nen gesteuert. ADP-Ribosyltransferasen erzeugen komplizierte ADP-Riboseketten
aus NAD+ an diversen Akzeptorproteinen, weshalb die Erforschung von PARy-
lierung auf molekularer Ebene eine Herausforderung darstellt. Ganz besonders
fehlen Werkzeuge, mit denen sich diese Prozesse untersuchen lassen. Wir entwi-
ckeln funktionalisierte NAD +-Analoga für die in vitro- und in re/Zzi/o-Detektion
von PARylierung. Mit diesen können wir den Prozess der PARylierung in Echtzeit
beobachten. Zukünftige Untersuchungen zielen auch hier auf die Aufklärung des
Interaktionsnetzwerkes der beteiligten Proteine.
Verkleidete Nukleinsäuren
Die Expression der Gene ist unter anderem reguliert durch die Modifikation des
Bausteins 2'-Desoxycytosin zur Bildung von 5-Methyl-2'-desoxycytosin (5mC).
Dies ist der häufigste epigenetische DNA-Marker in eukaryotischen Zellen, spielt
eine Schlüsselrolle in der Genregulierung und beeinflusst somit zahlreiche zellu-

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