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Organisationseinheit der BAM
Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer Methode zur Hochdurchsatzanalyse von partikelgebundenen Split-and-Mix-Peptidbibliotheken. Dabei wurde ein System entwickelt, das Partikelbibliotheken in kurzer Zeit auf ihre Bindung zu einem Zielmolekül hin untersucht und im nächsten Schritt eine direkte „Ein-Partikel“-Sequenzierung der Peptide von der festen Phase ermöglicht. Die Analyse der Bindung eines Zielmoleküls an ein selektiv bindendes Peptid wurde dabei in einem Modellsystem simuliert. Dazu wurde FITC-markiertes Neutravidin 3 mit festphasengebundenen biotinylierten und nicht-biotinylierten Peptiden inkubiert. Die Bindung von Neutravidin-FITC an die biotinylierten Peptide konnte erfolgreich mittels eines Fluoreszenzmikroskops nachgewiesen werden, wobei diese Methode für eine Hochdurchsatzanalyse ungeeignet war. So wurde die Analyse des Fluoreszenzassays auf einen Microarrayscanner übertragen (siehe Abbildung 33). Dies gelang erfolgreich wobei die hohe Eigenfluoreszenz des Tentagel-Harzes zu falsch positiven Ergebnissen führte. Mit einem Wechsel zum längerwelligen Fluoreszenzfarbstoff ATTO-633 konnten falsch positive Ergebnisse vermieden werden. Somit wurde die zeitintensive Fluoreszenzanalyse von einem Fluoreszenzmikroskop erfolgreich auf einen Microarrayscanner übertragen, welcher in kurzer Zeit (ca. 5 min pro Objektträger) eine Vielzahl an peptidbeladenen Partikeln gleichzeitig analysieren kann.
Screening of one-bead-one-compound (OBOC) libraries is a proven procedure for the identification of protein-binding ligands. The demand for binders with high affinity and specificity towards various targets has surged in the biomedical and pharmaceutical field in recent years. The traditional peptide screening involves tedious steps such as affinity selection, bead picking, sequencing, and characterization. Herein, we present a high-throughput “all-on-one chip” system to avoid slow and technically complex bead picking steps. On a traditional glass slide provided with an electrically conductive tape, beads of a combinatorial peptide library are aligned and immobilized by application of a precision sieve. Subsequently, the chip is incubated with a fluorophore-labeled target protein. In a fluorescence scan followed by matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI)-time of flight (TOF) mass spectrometry, high-affinity binders are directly and unambiguously sequenced with high accuracy without picking of the positive beads. The use of an optimized ladder sequencing approach improved the accuracy of the de-novo sequencing step to nearly 100%. The new technique was validated by employing a FLAG-based model system, identifying new peptide binders for the monoclonal M2 anti-FLAG antibody, and was finally utilized to search for IgG-binding peptides. In the present format, more than 30,000 beads can be screened on one slide.