C/EBPα und C/EBPβ sind Transkriptionsfaktoren, die die Zellproliferation und Zelldifferenzierung in vielen Geweben regulieren. C/EBPα und C/EBPβ spielen auch eine onkogene Rolle in akuter myeloischer Leukämie und anaplastisch-großzelligen Lymphomen (ALCL). In dieser Studie wird C/EBPα auf neue posttranslationale Modifikationen, wie z. B. Arginin-Methylierungen und Citrullinierungen, sowie Lysin-Methylierungen und Acetylierungen, mit massenspektrometrischen Mitteln untersucht. Es werden eine modifizierbare C/EBPα-Arginin-Citrullinierungsposition und die C/EBPα-Lysinsumoylierung eingehend auf ihren Einfluss auf C/EBPα-Proteininteraktionsnetzwerk überprüft. Außerdem wurde im Verlauf dieser Studie ein Hochdurchsatz-Screening-Verfahren entwickelt, das wir Protein Interaktions-Screening auf einer Peptid Matrix (PrISMa) nennen. Dieses Verfahren dient der Aufklärung des modifikationsabhängigen Proteininteraktionsnetzwerkes von C/EBPβ. PrISMa basiert auf einer Peptidmembran, auf der C/EBPβ-Peptide synthetisiert sind. Viele dieser Peptide enthalten methylierte Arginine und Lysine, acetylierte Lysine, citrullinierte Arginine und phosphorylierte Serine, Tyrosine und Threonine. Mittels PrISMa konnten Interaktionen von C/EBPβ mit Histonacetyltransferasen, dem Mediatorkomplex, Proteinen des nukleären Transports und RNA bindenden und spleißenden Proteinen verifiziert und kartiert werden. Des Weiteren konnte mit Hilfe von PrISMa eine große Anzahl von publizierten C/EBPβ Interaktionspartner spezifischen C/EBPβ-Sequenzen zugeordnet werden. C/EBPβ wird in ALCL in hohem Maße exprimiert und ist für die Zellproliferation dieser Krebsart wichtig. In dieser Studie wird das Proteininteraktionsnetzwerk C/EBPβ in einer ALCL Zelllinie aufgeklärt, um tiefere Einsichten über die Funktion von C/EBPβ als Onkogen zu erlangen. / C/EBPα and C/EBPβ regulate cell proliferation and differentiation in multiple cell types. Moreover, C/EBPα and C/EBPβ are known to play oncogenic roles in acute myeloid leukemia and anaplastic large cell lymphomas (ALCLs). In this study C/EBPα is screened for novel posttranslational modifications (PTMs), such as arginine methylation and citrullination, as well as lysine methylation and acetylation by using mass spectrometry. A in this survey identified C/EBPα site of arginine citrullination and the C/EBPα lysine sumoylation are scrutinized for their impact on C/EBPα protein interaction network. A new high-throughput method named Protein Interaction Screen on peptide Matrices (PrISMa) is introduced in this study. This method was developed to determine the C/EBPβ protein interaction network in a PTM dependent manner. The PrISMa survey is based on a peptide membrane spotted with C/EBPβ peptides. Many of these C/EBPβ peptide sequences contain amino acid sequences comprising arginine and lysine methylation, lysine acetylation, arginine citrullination and serine, tyrosine and threonine phosphorylation. By means of PrISMa the C/EBPβ interplay with histone acetyltransferases, the mediator complex, proteins of the nucleoplasmic transport and RNA processing proteins is verified and specified by mapping these interactions to C/EBPβ amino acid sequences. Furthermore, PrISMa provides a map of C/EBPβ protein interaction patterns for a great number of the up to date published C/EBPβ protein interaction partners. C/EBPβ is highly expressed in ALCL cell lines and is essential for the cell proliferation of this type of cancer. In this study the C/EBPβ protein-protein interaction pattern in an ALCL cell line is unraveled providing valuable insight into the protein interaction network of C/EBPβ as an oncogene.

In dieser Arbeit wurden ungesättigte Vinyl- und Ethynylphosphonothiolate hergestellt und als Linker für Cystein-selektive Proteinmodifikationen verwendet. Zunächst wurde, ausgehend von ungesättigten Phosphoniten und elektrophilen Disulfiden als Startmaterialien, eine Syntheseroute zur Herstellung von ungesättigten Phosphonothiolaten entwickelt. Die hohe Chemoselektivität dieser Reaktion ermöglichte die Einführung von Vinylphosphonothiolaten auf ungeschützten Modellpeptiden und dem Protein Ubiquitin. Es konnte gezeigt werden, dass ungesättigte Phosphonothiolate unter neutralen bis leicht basischen Bedingungen selektiv mit Thiolen reagieren und sich daher als Linker für Cystein-selektive Proteinmodifikationen eignen. Die Vielseitigkeit der hier entwickelten Biokonjugationsmethode wurde in drei Anwendungen demonstriert. Ausgehend von dem Vinylphoshonothiolat-modifizierten Ubiquitin konnten homogene Ubiquitin-Protein-Konjugate erzeugt werden; zum einen ein nicht hydrolysierbares Diubiquitin-Konjugat und zum anderen ein Ubiquitin-α–Synuclein-Konjugat. Des Weiteren wurden ungesättigte Phosphonothiolate als Linker in Antikörper-Wirkstoff-Konjugaten getestet. Hier zeigte sich, dass insbesondere Vinylphosphonothiolat-Linker Potential zur Herstellung von stabilen Antikörper-Konjugaten aufweisen. Schließlich wurden Vinylphosphonothiolate als Linker verwendet, um sowohl Chaperon-bindende Antikörper als auch Deubiquitinasen (DUBs) mit photoreaktiven Crosslinkern auszustatten um damit dynamische Protein-Interaktionen zu untersuchen. Insgesamt ermöglicht das hier entwickelte Verfahren die chemoselektive Umwandlung von elektrophilen Disulfiden in elektrophile Vinyl- und Ethynylphosphonothiolate, wodurch Reaktivität für eine Thioladdition induziert wird. Dadurch können zwei komplexe, thiolhaltige Moleküle selektiv konjugiert werden, was insbesondere für die Herstellung von homogen modifizierten Peptid- und Proteinkonjugaten von Bedeutung ist. / In this work, unsaturated vinyl- and ethynylphosphonothiolates were synthesised and used as linkers for cysteine-selective protein modifications. First, a synthetic route for the generation of unsaturated phosphonothiolates was developed, using unsaturated phosphonites and electrophilic disulfides as starting materials. The high chemoselectivity of this reaction enabled the introduction of vinylphosphonothiolates on unprotected model peptides and the protein ubiquitin. It could then be shown that unsaturated phosphonothiolates react selectively with thiols under neutral to slightly basic conditions and are therefore suitable as linkers for cysteine-selective protein modifications. The versatility of the herein developed bioconjugation method was demonstrated in three applications. First, starting from the vinylphosphonothiolate-modified ubiquitin, homogeneous ubiquitin-protein conjugates could be generated, in particular a non-hydrolyzable diubiquitin conjugate and a ubiquitin-α-synuclein conjugate. Second, the suitability of unsaturated phosphonothiolates as linkers for the generation of stable antibody-drug conjugates was tested. Vinylphosphonothiolate linkers thereby showed potential to produce stable antibody conjugates. Finally, vinylphosphonothiolates were used as linkers to conjugate both chaperone-binding antibodies and deubiquitinases (DUBs) to photo-reactive crosslinkers in order to investigate dynamic protein interactions. Overall, the herein developed methodology enables the chemoselective conversion of electrophilic disulfides into electrophilic vinyl- and ethynylphosphonothiolates, which in turn react selectively with thiols. As a result, two complex, thiol-containing molecules can be selectively conjugated, which is particularly important for the production of homogeneously modified peptide and protein conjugates.