@phdthesis{Dai2018,
  author    = {Dai, Xiaolin},
  title     = {Synthesis of artificial building blocks for sortase-mediated ligation and their enzymatic linkage},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-420060},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XIV, 125},
  year      = {2018},
  abstract  = {Das Enzym Sortase A katalysiert die Bildung einer Peptidbindung zwischen der Erkennungssequenz LPXTG und einem Oligoglycin. W{\"a}hrend vielf{\"a}ltige Ligationen zwischen Proteinen und verschiedenen Biomolek{\"u}len, Proteinen und kleinen synthetischen Molek{\"u}len, sowie Proteinen und Oberfl{\"a}chen durchgef{\"u}hrt wurden, besteht das Ziel dieser Arbeit darin, die Sortase-katalysierte Verlinkung von synthetischen Bausteinen zu untersuchen. Dies k{\"o}nnte den Weg bereiten f{\"u}r die Anwendung von Sortase A f{\"u}r chemische Aufgabenstellungen und eventuell sogar in den Materialwissenschaften. F{\"u}r diese grunds{\"a}tzliche Untersuchung wurden die verwendeten Bausteine zun{\"a}chst so einfach wie m{\"o}glich gehalten und leicht zug{\"a}ngliche SiO2 Nanopartikel und kommerziell erh{\"a}ltliche Polymerbl{\"o}cke ausgew{\"a}hlt. Die Bausteine wurden als erstes mit den Peptidsequenzen f{\"u}r Sortase-vermittelte Ligationen funktionalisiert. SiO2 Nanopartikel wurden mit Durchmessern von 60 und 200 nm hergestellt und mit C=C Doppelbindungen oberfl{\"a}chenmodifiziert. Dann wurden Peptide mit einem terminalen Cystein kovalent durch eine Thiol-en Reaktion angebunden. An die 60 nm NP wurden Peptide mit einem Pentaglycin und an die 200 nm Partikel Peptide mit LPETG Sequenz gebunden. Auf die gleiche Art und Weise wurden Peptide mit terminalem Cystein an die Polymere Polyethylenglykol (PEG) und Poly(N Isopropylacrylamid) (PNIPAM), die beide {\"u}ber C=C Endgruppen verf{\"u}gen, gebunden und G5-PEG und PNIPAM-LPETG Konjugate erhalten. Mit den vier Bausteinen wurden nun durch Sortase-vermittelte Ligation NP-Polymer Hybride, NP-NP und Polymer-Polymer Strukturen hergestellt und die Produkte u. a. durch Transmissionselektronen-mikroskopie, MALDI-ToF Massenspektrometrie sowie Dynamische Lichtstreuung charakterisiert. Die Verlinkung dieser synthetischen Bausteine konnte eindeutig gezeigt werden. Das Verwenden von kommerziell erh{\"a}ltlichen Polymeren hat jedoch zu einem Gemisch der Polymer-Peptid Konjugate mit unmodifiziertem Polymer gef{\"u}hrt, welches nicht gereinigt werden konnte. Deswegen wurden anschließend Synthesestrategien f{\"u}r reine Peptid-Polymer und Polymer-Peptid Konjugate als Bausteine f{\"u}r Sortase-vermittelte Ligationen entwickelt. Diese basieren auf der RAFT Polymerisation mit CTAs, die entweder an N- oder C-Terminus eines Peptids gebunden sind. GG-PNIPAM wurde durch das Anbinden eines geeigneten RAFT CTAs an Fmoc-GG in einer Veresterungsreaktion, Polymerisation von NIPAM und Abspalten der Fmoc Schutzgruppe synthetisiert. Weiterhin wurden mehrere Peptide durch Festphasen-Peptidsynthese erhalten. Die Anbindung eines RAFT CTAs (oder eines Polymerisationsinitiators) an den N-Terminus eines Peptids kann automatisiert als letzter Schritt in einem Peptid-Synthetisierer erfolgen. Die Synthese eines solchen Konjugats konnte in dem Zeithorizont dieser Arbeit noch nicht erreicht werden. Jedoch existieren mehrere vielversprechende Strategien, um diesen Ansatz mit verschiedenen Kopplungsreagenzien zur Anbindung des CTAs fortzusetzen. Solche Polymer Bausteine k{\"o}nnen in Zukunft f{\"u}r die Synthese von Protein-Polymer Konjugaten durch Sortase-Katalyse verwendet werden. Außerdem kann der Ansatz auch f{\"u}r die Synthese von Block-Copolymeren aus Polymerbl{\"o}cken mit Peptidmotiven an beiden Enden ausgebaut werden. Auch wenn bei der grunds{\"a}tzlichen Untersuchung im Rahmen dieser Arbeit Hybridstrukturen hergestellt wurden, die auch durch traditionelle chemische Synthesen erhalten werden k{\"o}nnten, wird ein Bausatz solcher Bausteine in Zukunft die Synthese neuer Materialien erm{\"o}glichen und kann auch den Weg f{\"u}r die Anwendung von Enzymen in den Materialwissenschaften ebnen. In Erg{\"a}nzung zu Nanopartikeln und Block-Copolymeren k{\"o}nnen dann auch Hybridmaterialien unter Einbezug von Protein-basierten Bausteinen hergestellt werden. Daher k{\"o}nnten Sortase Enzyme zu einem Werkzeug werden, welches etablierte chemische Verlinkungstechniken erg{\"a}nzt und mit den hoch spezifischen Peptidmotiven {\"u}ber funktionale Einheiten verf{\"u}gt, die orthogonal zu allen chemischen Gruppen sind.},
  language  = {en}
}
@article{DaiMateGlebeetal.2018,
  author    = {Dai, Xiaolin and Mate, Diana M. and Glebe, Ulrich and Garakani, Tayebeh Mirzaei and K{\"o}rner, Andrea and Schwaneberg, Ulrich and B{\"o}ker, Alexander},
  title     = {Sortase-mediated ligation of purely artificial building blocks},
  series = {Polymers},
  volume    = {10},
  journal   = {Polymers},
  number    = {2},
  publisher = {MDPI},
  address   = {Basel},
  issn      = {2073-4360},
  doi       = {10.3390/polym10020151},
  pages     = {13},
  year      = {2018},
  abstract  = {Sortase A (SrtA) from Staphylococcus aureus has been often used for ligating a protein with other natural or synthetic compounds in recent years. Here we show that SrtA-mediated ligation (SML) is universally applicable for the linkage of two purely artificial building blocks. Silica nanoparticles (NPs), poly(ethylene glycol) and poly(N-isopropyl acrylamide) are chosen as synthetic building blocks. As a proof of concept, NP-polymer, NP-NP, and polymer-polymer structures are formed by SrtA catalysis. Therefore, the building blocks are equipped with the recognition sequence needed for SrtA reaction-the conserved peptide LPETG-and a pentaglycine motif. The successful formation of the reaction products is shown by means of transmission electron microscopy (TEM), matrix assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-ToF MS), and dynamic light scattering (DLS). The sortase catalyzed linkage of artificial building blocks sets the stage for the development of a new approach to link synthetic structures in cases where their synthesis by established chemical methods is complicated.},
  language  = {en}
}