Preisträgerin Anna-Skrollan Geiermann


Karl Schlögl-Preis 2013


Anna-Skrollan Geiermann wird für ihre Dissertation Native Chemical Ligation of Hydrolysis-Resistant 3‘-Peptidyl-tRNA Mimics ausgezeichnet.

Ribosomen sind die Proteinfabriken der Zelle, hier wird die Information der Nukleinsäuren in eine Abfolge aus Aminosäuren übersetzt. Der Schlüssel hierfür sind die Transfer-Ribonukleinsäuren (tRNA), welche jeweils mit einer spezifischen Aminosäure beladen sind. Die Verknüpfung zwischen den Aminosäuren findet im Peptidyl-Transferase-Zentrum des Ribosoms statt, von wo aus die wachsende Peptidkette den ribosomalen Peptidaustrittstunnel passiert bevor sie das Ribosom verlässt. Forschungsergebnisse der letzten Jahre deuten auf eine aktive Rolle des Tunnels in der Regulation der Genexpression sowie auch bestimmter Antibiotikaresistenzen hin, wobei die Wechselwirkungen zwischen wachsender Peptidkette und ribosomalen Tunnelelementen eine große Rolle spielen.

Im Rahmen ihrer Dissertation hat Anna-Skrollan Geiermann eine Methode entwickelt, die effizienten Zugang zu stabilen, biologisch aktiven Peptid-RNA Mimetika ermöglicht. Hierbei wird jedes Biomolekül – Ribonukleotid und Peptid – gesondert durch Festphasensynthese hergestellt und anschließend durch eine selektive chemische Reaktion über eine hydrolyseunempfindliche Bindung verknüpft.

Der Vorteil dieses neuartigen Ansatzes besteht darin, dass auf diese Weise Konjugate mit Aminosäuren, die komplexe Seitengruppenfunktionalitäten besitzen, zugänglich sind. Der Schlüsselschritt in der Synthese ist die native chemische Ligation, die ursprünglich zur Verknüpfung von ungeschützten Peptidfragmenten unter milden Reaktionsbedingungen entwickelt wurde. Die native chemische Ligation beinhaltet eine Reaktion zwischen einem schwach aktivierten Thioester und einem Cysteinrest. Ein Hauptziel war daher die Synthese neuartiger Cystein-modifizierter Festphasenträger für die Standard-Festphasensynthese von Oligonukleotiden. Unter Verwendung von aminomodifizierten Benzylthioester-Peptiden, die eine gute Wasserlöslichkeit aufweisen, wurde eine hohe Ligationseffizienz erzielt. Um die Sequenzvielfalt der zugänglichen Peptid-RNA-Konjugate zu erweitern, wurde die selektive Entschwefelung des Cysteinrestes zu Alanin mittels Radikale erarbeitet.

Ein Großteil der auf diese Weise synthetisierten Peptid-RNA-Konjugaten gleicht in ihrer Struktur bekannten Resistenzpeptiden, welche die Wirkung von Markolidantibiotika am Ribosom über einen bisher unbekannten ribosomalen Translationsmechanismus aufheben können. Nun steht der Weg zu weiteren strukturellen und funktionellen Untersuchungen des Ribosoms unter Verwendung von Peptid-RNA-Mimetika offen, um Aufschluss über dieses spezielle Phänomen der Antibiotikaresistenz sowie auch über die allgemeinen Wechselwirkungen der Peptidkette im ribosomalen Tunnel zu geben.

Die Preisträgerin


Anna-Skrollan Geiermann studierte Chemie an der Technischen Universität München und am Max Planck-Institut für Biochemie. Das Doktoratsstudium absolvierte sie an am Institut für Organische Chemie der Universität Innsbruck. Seit März 2013 ist sie Postdoctoral Fellow der Minerva Foundation am Weizmann Institute of Science in Israel und wird im November 2013 ein zweijähriges Stipendium der Japan Society for the Promotion of Science for Foreign Researchers an der Universität Tokio antreten.