Aktivierung der katalytischen Aktivität von Thrombin für die Bildung von Fibrin durch Ultraschall. (19th May 2021)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Zhao, Pengkun; Huo, Shuaidong; Fan, Jilin; Chen, Junlin; Kiessling, Fabian; Boersma, Arnold J.; Göstl, Robert; Herrmann, Andreas
• Is Part Of: Angewandte Chemie. Volume 133:Number 26(2021)
• Page Start: 14829
• Page End: 14836
• Publication Date: 2021-05-19
• Subjects: Enzyme -- Nukleinsäuren -- Polymer-Mechanochemie -- Sonogenetik -- Ultraschall; Chemistry -- Periodicals; 540
• DOI: 10.1002/ange.202105404
• Languages: English
• ISSNs: 0044-8249

Abstract

Abstract: Die Regulierung der Aktivität von Enzymen ist eine Methode zur Steuerung biologischer Funktionen. Wir berichten über zwei Systeme, die die ultraschallinduzierte Aktivierung von Thrombin ermöglichen, das für die sekundäre Hämostase wichtig ist. Erstens entwickelten wir Polyaptamere, die spezifisch an Thrombin binden können und dessen katalytische Aktivität hemmen. Mit Hilfe von Ultraschall, der Trägheitskavitation erzeugt, und therapeutisch‐medizinischem fokussiertem Ultraschall lösen sich die Wechselwirkungen zwischen Polyaptamer und Enzym, wodurch die Aktivität zur Katalyse der Umwandlung von Fibrinogen in Fibrin wiederhergestellt wird. Zweitens verwendeten wir gespaltene Aptamere, die an die Oberfläche von Gold‐Nanopartikeln (AuNPs) konjugiert sind. In Gegenwart von Thrombin assemblieren diese zu einer Aptamer‐Tertiärstruktur, induzieren die Aggregation der AuNPs und deaktivieren das Enzym. Durch Behandlung mit Ultraschall lösen sich die AuNP‐Aggregate reversibel, setzen das Enzym frei und aktivieren es. Wir glauben, dass dieser Ansatz eine Blaupause für die Steuerung der Funktion anderer Proteine durch mechanische Stimuli im Bereich der Sonogenetik sein wird. Abstract : Die präzise Regulierung von Proteinaktivität ist wichtig, um komplexe biologische Signalnetzwerke zu verstehen und neue therapeutische Ansätze zu entwickeln. Hier verwenden wir entweder Polyaptamere oder gespaltene Aptamer‐konjugierte AuNPs, um die Aktivität von Thrombin zu hemmen. Die durch Ultraschall erzeugte mechanische Kraft wird ausgenutzt, um Thrombin zu aktivieren und damit die Bildung von Fibrin aus Fibrinogen zu katalysieren.