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
MolekĂĽleigenschaften fĂĽr 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
EinfĂĽhrung des Fluoreszenzfarbstoffs
Fluoreszenzaktive Wirkstoffe
Forschungsgebiete in Johannes Gruppe
Weiterentwicklung der deuterierten Farbstoffe
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- Publikation zur deuterierten Farbstoffen (open access): Broichhagen, J. and RoĂźmann, K.; Trendbericht Biochemie 2023 (3/3): Ein Neutron extra: deuterierte MolekĂĽle in der chemischen Biologie.;Â 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
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- 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.; RoĂźmann, 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
Acetylsalicylsäure; Quelle: Hans-Dieter Höltje.
Wir danken Dr. Johannes Broichhagen fĂĽr seine Zeit und die wertvollen Einblicke in sein Forschungsgebiet.
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Bernd Rupp
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Dr. Johannes Broichhagen
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