DE10108263A1 - Analysis of modifications and demodifications of proteins with ubiquitin-related proteins using FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) - Google Patents

Analysis of modifications and demodifications of proteins with ubiquitin-related proteins using FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer)

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DE10108263A1 DE2001108263 DE10108263A DE10108263A1 DE 10108263 A1 DE10108263 A1 DE 10108263A1 DE 2001108263 DE2001108263 DE 2001108263 DE 10108263 A DE10108263 A DE 10108263A DE 10108263 A1 DE10108263 A1 DE 10108263A1
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Abstract

The invention relates to a method for analysing modifications of proteins with ubiquitin-related proteins and demodification of proteins which are concatenated with ubiquitin-related proteins. The invention also relates to a method for determining substances which influence said modifications or demodifications, in addition to a method for detecting a defect in said modifications or demodifications. Furthermore, the invention relates to a method for identifying target proteins for modification with ubiquitin-related proteins and a method for producing a pharmaceutical composition. The invention further relates to a kit, a fusion protein, a cell and an isopeptidase substrate and the use thereof in the analysis and/or diagnosis of modification or demodification of proteins with ubiquitin-related proteins.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Analyse von Modifizierungen von Proteinen mit Ubiquitin-verwandten Proteinen und von Demodifizierungen von Proteinen, die mit Ubiquitin-verwandten Proteinen verknüpft sind. Des weite­ ren betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zum Bestimmen von Stoffen, die diese Modifizierungen bzw. Demodifizierungen beeinflußen, sowie Verfahren zum Nachweis eines Defekts in diesen Modifizierungen bzw. Demodifizierungen. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Identifizierung von Zielproteinen für die Modifizierung mit Ubiquitin-verwandten Proteinen als auch Verfahren zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung. Dar­ über hinaus betrifft die Erfindung einen Kit, ein Fusionsprotein, eine Zelle und ein Isopeptidase-Substrat und deren Verwendungen in der Analytik und/oder Diagno­ stik von Ubiquitin-verwandten Modifizierungen bzw. Demodifizierungen von Proteinen.The present invention relates to methods for analyzing modifications of proteins with ubiquitin-related proteins and of demodifications of proteins linked to ubiquitin-related proteins. The far The present invention relates to methods for determining substances which influence these modifications or demodifications, as well as processes to detect a defect in these modifications or demodifications. Finally, the present invention relates to an identification method of target proteins for modification with ubiquitin-related proteins as also methods of making a pharmaceutical composition. Dar the invention further relates to a kit, a fusion protein, a cell and a Isopeptidase substrate and its uses in analysis and / or diagnosis ics of ubiquitin-related modifications or demodifications of Proteins.

Eine Vielzahl von Proteinen werden in ihrer Aktivität, Lokalisation und Stabilität durch kovalente Verknüpfung mit Ubiquitin oder Ubiquitin-verwandten Proteinen wie SUMO1 oder Nedd8 beeinflußt (Hershko and Ciechanover, 1998; Hoch­ strasser, 1998; Jentsch and Pyrowolakis, 2000; Melchior, 2000; Yeh et al., 2000). Dabei wird in einer Kaskade von enzymatischen Schritten eine Isopeptidbindung zwischen dem Carboxy-terminalen Ende von Ubiquitin (oder dem Ubiquitin- verwandten Protein) und der ε-Aminogruppe in Lysin-Seitenketten des Zielpro­ teins geknüpft. An der Verknüpfung beteiligt sind sog. E1 aktivierende Enzyme, E2 konjugierende Enzyme und (zum Teil) E3-Ligasen. Durch die Aktivität von Isopeptidasen, die diese Bindung wieder spalten können, sind diese posttransla­ tionalen Modifizierungen reversibel (Chung and Baek, 1999; Wilkinson, 1997). Die Ubiquitinierung (und der darauf folgende Abbau) und die entsprechende Mo­ difizierung mit Ubiquitin-verwandten Proteinen scheinen für eine Vielzahl zellu­ lärer Prozesse wie Zellzykluskontrolle, Signaltransduktion, intrazellulären Trans­ port oder Apoptose, aber auch für viele pathologische Szenarien (Virusinfektio­ nen, Tumorentstehung, Neurodegenerative Krankheiten etc.) von großer Bedeu­ tung zu sein (Bonifacino and Weissman, 1998; Pagano, 1997; Schwartz and Ciechanover, 1999). Sowohl die Modifizierung als auch Demodifizierung vieler Zielproteine unterliegt einer für das Zielprotein spezifischen Regulation (z. B. durch Zielprotein-spezifische E3-Ligasen und Isopeptidasen und/oder durch Zellzyklus- oder Streß-abhängige Phosphorylierung oder Dephosphorylierung). Daher bietet sich eine Diagnose der Modifizierung/Demodifizierung spezifischer Zielproteine sowie der Hemmung bzw. der Aktivierung dieser Reaktionen als Grundlage für eine Krankheitsbehandlung und entsprechende Diagnostik an.A variety of proteins are found in their activity, location and stability by covalent linkage with ubiquitin or ubiquitin-related proteins such as SUMO1 or Nedd8 (Hershko and Ciechanover, 1998; Hoch strasser, 1998; Jentsch and Pyrowolakis, 2000; Melchior, 2000; Yeh et al., 2000). An isopeptide bond is created in a cascade of enzymatic steps between the carboxy-terminal end of ubiquitin (or the ubiquitin related protein) and the ε-amino group in lysine side chains of the target pro teins knotted. So-called E1-activating enzymes are involved in the linkage, E2 conjugating enzymes and (partly) E3 ligases. Through the activity of  Isopeptidases that can break this bond again are these posttransla tional modifications reversible (Chung and Baek, 1999; Wilkinson, 1997). Ubiquitination (and the subsequent breakdown) and the corresponding Mo Differentiation with ubiquitin-related proteins seems to be cellular for a large number processes such as cell cycle control, signal transduction, intracellular trans port or apoptosis, but also for many pathological scenarios (viral infection NEN, tumor formation, neurodegenerative diseases, etc.) of great importance tung (Bonifacino and Weissman, 1998; Pagano, 1997; Schwartz and Ciechanover, 1999). Both the modification and demodification of many Target proteins are subject to regulation specific to the target protein (e.g. by target protein-specific E3 ligases and isopeptidases and / or by Cell cycle or stress dependent phosphorylation or dephosphorylation). Therefore, diagnosis of the modification / demodification is more specific Target proteins and the inhibition or activation of these reactions as Basis for disease treatment and appropriate diagnostics.

Die Modifizierung von Proteinen mit Ubiquitin oder Ubiquitin-verwandten Pro­ teinen führt zu einer signifikanten Größenänderung des Zielproteins und kann sowohl in vivo als auch in vitro analysiert werden. Bisher erfolgte die Analyse der Modifizierung in vivo üblicherweise durch Westernblot-Analyse von Zellextrak­ ten mit Antikörpern gegen das zu untersuchende Protein oder durch Immunpräzi­ pitation des modifizierten Proteins und nachfolgende Westernblot-Analyse mit Antikörpern gegen das Ubiquitin-verwandte Protein. Diese Analyse beinhaltet häufig eine vorhergehende Transfektion der Zellen mit Plasmiden, die entweder das Ubiquitin-verwandte Protein oder das zu modifizierende Protein kodieren.Modification of proteins with ubiquitin or ubiquitin-related pro Stone leads to a significant change in the size of the target protein and can can be analyzed both in vivo and in vitro. So far, the analysis of Modification in vivo usually by Western blot analysis of cell extract with antibodies to the protein under investigation or by immunoprecision pitation of the modified protein and subsequent Western blot analysis with Antibodies to the ubiquitin-related protein. This analysis includes often a previous transfection of the cells with plasmids, either encode the ubiquitin-related protein or the protein to be modified.

Eine in vitro-Rekonstitution von Ubiquitinierungen bzw. Modifizierungen mit Ubiquitin-verwandten Proteinen wird bisher durchgeführt, indem gereinigte oder rekombinante Zielproteine, gereinigtes oder rekombinantes Ubiquitin oder Ubi­ quitin-verwandte Proteine und die entsprechenden gereinigten oder rekombinanten Enzyme (oder Zellextrakte, welche die notwendigen Enzyme enthalten) in Anwesenheit von ATP für eine definierte Zeit inkubiert werden. Die Analyse der Modifizierung erfolgt anschliessend durch SDS-PAGE, gefolgt von Western- Transfer und Immunanfärbung, oder (bei Verwendung von radioaktiv markierten Proteinen) durch SDS-PAGE gefolgt von Autoradiographie (siehe, z. B., Busch­ mann et al., 2000; Deng et al., 2000; Kaiser et al., 2000).An in vitro reconstitution of ubiquitinations or modifications with Ubiquitin-related proteins have so far been carried out by purified or recombinant target proteins, purified or recombinant ubiquitin or ubi quitin-related proteins and the corresponding purified or recombinant  Enzymes (or cell extracts containing the necessary enzymes) in Presence of ATP can be incubated for a defined time. The analysis of the Modification is then carried out by SDS-PAGE, followed by Western Transfer and immunostaining, or (when using radioactively labeled Proteins) by SDS-PAGE followed by autoradiography (see, e.g., Busch mann et al., 2000; Deng et al., 2000; Kaiser et al., 2000).

Ein Verfahren zum Nachweis von Inhibitoren des Ubiquitin-abhängigen Abbaus von regulatorischen Proteinen des Zellzyklus wurde von Kirschner et al. (US 5,726,025) beschrieben. Dieses Dokument beschreibt u. a. ein quantitatives Test­ verfahren für das Maß der Ubiquitinierung. Es wird dabei vorgeschlagen, das zu ubiquitinierende Protein oder aber Ubiquitin mit einem Fusionsanteil zu versehen oder mit Biotin oder einem Fluorochrom zu markieren und es nach Ablauf der Reaktion aus den Zellen oder dem Reaktionsgemisch mittels sog. "Pull downs" oder ELISA-verwandter Techniken zu entfernen und die Modifizierung nachzu­ weisen. Ein generelles Verfahren zum Nachweis von posttranslationalen Modifi­ zierungen (u. a. der Modifizierung mit Ubiquitin oder Ubiquitin-verwandten Pro­ teinen) mit Hilfe des sog. "Fluorescence Resonance Energy Transfers" (FRET) wurde von Bastiaens und Parker (WO 00/43780) beschrieben. Die Autoren schla­ gen vor, das Zielprotein fluoreszent zu markieren und die Modifizierung mittels einer ebenfalls fluoreszent markierten Sonde, welche nur das modifizierte Protein erkennt (z. B. ein anti-Ubiquitin-Antikörper), nachzuweisen. Auch hierin wird vorgeschlagen, ein solches Verfahren in sog. "Drug screenings" zu verwenden. Ähnlich schlagen Boisclair und Mitarbeiter vor, die FRET-Technologie für die Suche nach Inhibitoren der Ubiquitinierung zu verwenden, indem Sonden (Strep­ tavidin und Anti-Gst-Antikörper) mit Donor- und Akzeptor-Chromophoren fluo­ reszent markiert werden (Boisclair et al., 2000). Obwohl diese Verfahren eine Vereinfachung gegenüber den üblicherweise verwendeten Verfahren darstellen, erfordern sie nach wie vor ein erhebliches Maß an Manipulationen, und sind durch die indirekte Nachweismethoden sehr störanfällig, in vivo schlecht durch­ führbar, und höchstens semiquantitativ.A method for the detection of inhibitors of ubiquitin-dependent degradation of regulatory proteins of the cell cycle has been described by Kirschner et al. (US 5,726,025) described. This document describes u. a. a quantitative test procedure for the degree of ubiquitination. It is suggested that to provide ubiquitinating protein or ubiquitin with a fusion component or to mark with biotin or a fluorochrome and after the expiration of the Reaction from the cells or the reaction mixture by means of so-called "pull downs" or ELISA-related techniques to remove and the modification after point. A general procedure for the detection of post-translational modifi adornments (including modification with ubiquitin or ubiquitin-related Pro with the help of the so-called "Fluorescence Resonance Energy Transfer" (FRET) was described by Bastiaens and Parker (WO 00/43780). The authors conclude gene to fluorescent mark the target protein and the modification with also a fluorescent labeled probe, which only contains the modified protein recognizes (e.g. an anti-ubiquitin antibody). Here too proposed to use such a method in so-called "drug screenings". Similarly, Boisclair and co-workers suggest using FRET technology for the Search for inhibitors of ubiquitination to use by probes (Strep tavidin and anti-Gst antibodies) with donor and acceptor chromophores fluo be marked resentively (Boisclair et al., 2000). Although this procedure is a Represent simplification compared to the commonly used methods, they still require a significant amount of manipulation, and are  due to the indirect detection methods, very susceptible to faults, poorly in vivo feasible, and at most semi-quantitative.

Daher war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein quantitatives, schnel­ les und insbesondere vielseitiges Testsystem für die Analytik bzw. die Diagnostik von posttranslationalen Ubiquitin-verwandten Modifizierungen bzw. Demodifi­ zierungen bereitzustellen, das sowohl in vitro als auch in vivo eingesetzt werden kann. Eine weitere der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist die Bereitstellung und Verwendung geeigneter Bestandteile dieses Testsystems.Therefore, it was an object of the present invention to be quantitative, quick les and especially versatile test system for analytics and diagnostics of post-translational ubiquitin-related modifications or demodifi to provide ornaments that are used both in vitro and in vivo can. Another object underlying the present invention is Provision and use of suitable components of this test system.

Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß quantitative und schnelle Testverfahren für posttranslationale Modifizierungen mit sowohl Ubiquitin als auch Ubiquitin-verwandten Proteinen bereitgestellt werden können. Diese Test­ verfahren und die für diese vorgeschlagenen universell einsetzbaren Bestandteile sind im Gegensatz zu den oben beschriebenen Verfahren beispielsweise nicht al­ lein auf die Ermittlung von Inhibitoren für eine Ubiquitinierung beschränkt. Vielmehr erlauben die vorgeschlagenen Verfahren nunmehr sowohl in vitro als auch in vivo sog. "High throughput drug screenings" (nachfolgend HTS- Verfahren) und die Bereitstellung von diagnostischen Kits zum Nachweis von Defekten in der Modifizierung/Demodifizierung sowie insbesondere die Entdec­ kung von sowohl Inhibitoren als auch Aktivatoren, die an der Modifizierung und/oder Demodifizierung spezifischer Zielproteine beteiligt sind (z. B. E3- Ligasen, Isopeptidasen, Kinasen oder andere Bindungspartner). Darüber hinaus ist es auch zum ersten Mal möglich, neue Zielproteine für die Modifizierung mit Ubiquitin-verwandten Proteinen im "High throughput" Verfahren zu entdecken, für die dann anschließend mit Hilfe der vorgeschlagenen Verfahren die entspre­ chenden Inhibitoren und/oder Aktivatoren ermittelt werden können, was wieder­ um ermöglicht, mittels der vorgeschlagenen weiteren Verfahren die Analyse der Modifizierungen und Demodifizierungen oder den Nachweis eines Defektes in der Modifizierung/Demodifizierung für dieses neue Zielprotein vorzunehmen. It has now surprisingly been found that quantitative and rapid Test procedure for post-translational modifications with both ubiquitin and ubiquitin-related proteins can also be provided. This test process and the proposed universally applicable components for these In contrast to the methods described above, for example, are not al limited to the detection of inhibitors for ubiquitination. Rather, the proposed methods now allow both in vitro and also in vivo so-called "high throughput drug screenings" (hereinafter HTS- Method) and the provision of diagnostic kits for the detection of Defects in the modification / demodification and in particular the Entdec tion of both inhibitors and activators involved in the modification and / or demodification of specific target proteins are involved (e.g. E3- Ligases, isopeptidases, kinases or other binding partners). Beyond that it is also possible for the first time to use new target proteins for modification Discovering ubiquitin-related proteins in the "high throughput" process for which then the corresponding with the help of the proposed procedures appropriate inhibitors and / or activators can be determined what again in order to enable the analysis of the Modifications and demodifications or the detection of a defect in the modification / demodification for this new target protein.  

Diese systematische und praktische Herangehensweise ist besonders vorteilhaft, da sie eine lückenlose Kette von der Identifizierung über die Charakterisierung zu der Analytik und Diagnostik bereitstellt.This systematic and practical approach is particularly beneficial since it is a seamless chain from identification to characterization which provides analytics and diagnostics.

Die vorgeschlagenen Testsysteme machen sich die FRET-Technologie zunutzte (Periasamy and Day, 1999; Pollok and Heim, 1999) und nutzen in den unten be­ schriebenen Anwendungsbeispielen exemplarisch die von Tsien und Mitarbeitern beschriebenen fluoreszierenden Proteine "Yellow Fluorescent Protein" (YFP) und "Cyan Fluorescent Protein" (CFP) (US 5,981,200; US 5,998,204; Tsien, 1998). Keines der vorgenannten Dokumente beschreibt jedoch den Einsatz von FRET für die direkte und quantitative Analyse von kovalenten Modifikationen, wie es hierin vorgeschlagen wird.The proposed test systems take advantage of FRET technology (Periasamy and Day, 1999; Pollok and Heim, 1999) and use in the below written examples of use by Tsien and co-workers described fluorescent proteins "Yellow Fluorescent Protein" (YFP) and "Cyan Fluorescent Protein" (CFP) (US 5,981,200; US 5,998,204; Tsien, 1998). However, none of the aforementioned documents describes the use of FRET for the direct and quantitative analysis of covalent modifications as described herein is proposed.

Mit dem Begriff "quantitativ" wird dabei zum Ausdruck gebracht, daß im Gegen­ satz zu anderen bisher beschriebenen Verfahren das zu messende Signal direkt proportional zum Maß der Verknüpfung ist, da weder Manipulationen nach er­ folgter Reaktion, noch Sonden zur Detektion der Verknüpfung eingesetzt werden müssen. Die Fähigkeit von Sonden, das Reaktionsprodukt zu erkennen, ist abhän­ gig von ihrer Affinität, sowie von der Zugänglichkeit des Produkts und ist damit nicht in jedem Konzentrationsbereich linear. Darüberhinaus sind die bisher be­ schriebenen Verfahren störanfällig, wenn zusätzliche Bindungspartner für die Re­ aktanden anwesend sind.The term "quantitative" is used to express that in the opposite the signal to be measured directly to other methods described so far is proportional to the degree of the linkage, since neither manipulation after he following reaction, probes are still used to detect the link have to. The ability of probes to recognize the reaction product depends gig of their affinity, as well as of the accessibility of the product and is therefore not linear in every concentration range. In addition, the so far be described procedures susceptible to interference if additional binding partners for the Re actants are present.

Ein ganz erheblicher Vorteil gegenüber dem von Kirschner et al. vorgeschlagenen Verfahrens (siehe oben) ist darüberhinaus, daß Reaktionsabläufe kinetisch ver­ folgt werden können. Während das Verfahren von Kirschner die Analyse des Verknüpfungsgrads eines Reaktionsansatzes durch die erforderlichen Manipula­ tionen nur zu einem gegebenen Zeitpunkt erlaubt (Endpunktmeßung), ermöglicht unser Verfahren nicht-eingreifende "on-line" Meßungen über den gesamten Zeit­ raum der Reaktion (100 Meßungen eines einzelnen Reaktionsansatzes im Abstand von Sekunden oder Minuten sind ohne weiteres möglich). A very significant advantage over that of Kirschner et al. proposed The process (see above) is furthermore that reaction sequences ver kinetically ver can be followed. While Kirschner 's analysis of the Degree of linkage of a reaction approach through the required manipulations only allowed at a given point in time (end point measurement) our procedure non-interfering "on-line" measurements over the entire time reaction space (100 measurements of a single reaction batch at a distance seconds or minutes are easily possible).  

Da FRET von der Distanz und Orientierung der Chromophoren abhängig ist (mit maximaler Energieübertragung bei Distanzen unter 5 nm), war es zunächst über­ raschend, festzustellen, daß bei der Größe der zu konjugierenden Proteine FRET hinreichend und zuverlässig detektierbar war. So wird hierin beschrieben, daß ein zuverlässiger FRET-Nachweis stattfindet, wenn Proteine von 10 bzw. 20 kDa zwischen exemplarische fluoreszierende Proteine eingefügt werden, während bei den von Tsien und Mitarbeitern vorgeschlagenen Verfahren zur Analyse von Proteasen ein Linkerpeptid von nur 5-50 Aminosäuren, das die gewünschte Pro­ tease-Erkennungssequenz trägt, zwischen die fluoreszierenden Proteine YFP und CFP gesetzt wurde (US 5,981,200). Des weiteren werden in den im Stand der Technik bekannten Verfahren nur die Sonden, nicht aber die eigentlichen Reak­ tanden mit fluoreszierenden Gruppen markiert. Es wurde demgegenüber überra­ schenderweise festgestellt, daß die direkte Verknüpfung der miteinander reagie­ renden Reaktionskomponenten des Testsystems, d. h. Zielprotein und Ubiquitin- verwandtes Protein, mit den jeweiligen Chromophoren nicht zu einer Inhibierung derselben führt. Der entscheidende Durchbruch zu diesem technologischen Kon­ zept gelang den Erfindern, als sie erfolgreich ein in vitro-Testsystem mit rekom­ binanten Komponenten etablieren konnten, in dem die quantitative Modifizierung eines Zielproteins sowie die Demodifikation eines modifizierten Zielproteins er­ zielt wurde. Auf der Grundlage der Befunde der Erfinder kann man nun analoge Modifikations- und Demodifikations-Systeme mit allen gewünschten Ubiquitin- verwandten Proteinen und Zielproteinen entwickeln. Da Proteine der Ubiquitin- Familie nicht nur die gleiche dreidimensionale Faltung besitzen, sondern darüber­ hinaus über konservierte Mechanismen an Zielproteine verknüpft werden (Jentsch und Pyrowolakis, 2000), kann der Fachmann jetzt z. B. davon ausgehen, daß Fusi­ onsproteine zwischen einem fluoreszierenden Protein und einem Ubiquitin- verwandten Protein (inklusive Ubiquitin) in der FRET-Technologie einsetzbar sind. Dabei kann die Verknüpfung vorzugsweise so erfolgen, daß das Ubiquitin- verwandte Protein an den C-Terminus des fluoreszierenden Proteins fusioniert ist (analog der Anwendungsbeispiele). Die Zielproteine zu den entsprechenden Ubi­ quitin-verwandten Proteinen sind zwar heterogener in Faltung und Größe, aber es wird dem Fachmann angesichts der vorliegenden Offenbarung leicht möglich sein, ein Fusionsprotein oder anderweitig fluoreszenzmarkiertes Zielprotein so zu konstruieren, daß es sich für das Testsystem einsetzen läßt. In Frage kommen bei­ spielsweise N-terminale oder C-terminale Fusionen mit fluoreszierenden Protei­ nen, die Integration des fluoreszierenden Proteins zwischen zwei Domänen eines Proteins, oder auch das Verknüpfen von Chromophoren an spezifische Aminosäu­ ren im Zielprotein (ggf. nach Einführung geeigneter Seitenketten durch Mutage­ nese des Zielproteins). Dabei ist zu beachten, daß das Akzeptorchromophor mög­ lichst nahe an die Modifikationsstelle im Zielprotein gebracht wird, um effizientes FRET zu erreichen. Dabei bezieht sich "nahe" nicht auf die Primärsequenz son­ dern auf die räumliche Nähe im gefalteten Protein. Auch wenn die Strukturdaten für ein Zielprotein nicht bekannt sein sollten, wird der Fachmann erkennen, daß sich nach den oben genannten Vorgaben ohne großen experimentellen Aufwand ein geeignetes Zielprotein konstruieren läßt.Since FRET depends on the distance and orientation of the chromophores (with maximum energy transfer at distances below 5 nm), it was initially over It is surprising to note that, given the size of the proteins to be conjugated, FRET was sufficiently and reliably detectable. It is described herein that a reliable FRET detection takes place when proteins of 10 or 20 kDa inserted between exemplary fluorescent proteins, while at the methods proposed by Tsien and co-workers for the analysis of Proteases a linker peptide of only 5-50 amino acids that the desired Pro tease recognition sequence carries between the fluorescent proteins YFP and CFP was set (US 5,981,200). Furthermore, in the state of the Technique known only the probes, but not the actual reak marked with fluorescent groups. In contrast, it was surpassed schenderenden found that the direct link between the react reaction components of the test system, d. H. Target protein and ubiquitin related protein, with the respective chromophores not an inhibition the same leads. The decisive breakthrough to this technological con The inventors succeeded in accepting an in vitro test system with rekom could establish binary components in which the quantitative modification a target protein and the demodification of a modified target protein was aimed. On the basis of the inventors' findings, one can now make analog ones Modification and demodification systems with all desired ubiquitin develop related proteins and target proteins. Since ubiquitin proteins Family not only have the same three-dimensional fold, but above it linked to target proteins via conserved mechanisms (Jentsch and Pyrowolakis, 2000), the expert can now, for. B. assume that Fusi proteins between a fluorescent protein and an ubiquitin related protein (including ubiquitin) can be used in FRET technology are. The linkage can preferably be carried out in such a way that the ubiquitin related protein is fused to the C-terminus of the fluorescent protein (analogous to the application examples). The target proteins for the corresponding Ubi Quitin-related proteins are more heterogeneous in folding and size, but they are  is readily possible to those skilled in the art in light of the present disclosure be a fusion protein or otherwise fluorescently labeled target protein construct that it can be used for the test system. Come into question at for example, N-terminal or C-terminal fusions with fluorescent protein NEN, the integration of the fluorescent protein between two domains of one Proteins, or the linking of chromophores to specific amino acids ren in the target protein (if necessary after the introduction of suitable side chains by mutage target protein). It should be noted that the acceptor chromophore is possible brought as close as possible to the modification site in the target protein in order to be efficient To reach FRET. "Near" does not refer to the primary sequence son the spatial proximity in the folded protein. Even if the structural data should not be known for a target protein, those skilled in the art will recognize that yourself according to the above-mentioned specifications without much experimental effort can construct a suitable target protein.

In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Ana­ lyse von Modifizierungen von Proteinen mit Ubiquitin-verwandten Proteinen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: (a) Bereitstellen eines Testsy­ stems, umfassend (i) mindestens ein Zielprotein, das mit einem ersten Chromo­ phor eines Donor-Akzeptor-Paares für FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, (ii) mindestens ein Ubiquitin-verwandtes Protein, das mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares kovalent ver­ knüpft ist, (iii) Enzyme, die die Bildung einer Isopeptidbindung zwischen dem mindestens einem Zielprotein und dem mindestens einem Ubiquitin-verwandten Protein bewirken; (iv) ATP und/oder ein ATP-Derivat, und Inkontaktbringen der Bestandteile (i)-(iv) unter Bedingungen, die den Ablauf der enzymatischen Re­ aktion erlauben; und (b) Bestimmen der Menge an gebildetem Konjugat aus Ziel­ protein und Ubiquitin-verwandtem Protein durch Bestimmen von FRET zwischen dem erstem und dem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares. In a first aspect, the present invention relates to a method for ana lysis of modifications of proteins with ubiquitin-related proteins, the method comprising the steps of: (a) providing a testsy stems comprising (i) at least one target protein associated with a first chromo phor of a donor-acceptor pair for FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) is covalently linked, (ii) at least one ubiquitin-related protein, that covalently ver with a second chromophore of the donor-acceptor pair (iii) Enzymes that form an isopeptide bond between the at least one target protein and the at least one ubiquitin-related Effect protein; (iv) ATP and / or an ATP derivative, and contacting the Constituents (i) - (iv) under conditions that affect the course of the enzymatic Re allow action; and (b) determining the amount of conjugate formed from target protein and ubiquitin-related protein by determining FRET between the first and second chromophore of the donor-acceptor pair.  

Das Prinzip dieses auf FRET basierenden Testsystem für die Analyse von post­ translationalen Modifizierungen von Proteinen mit Ubiquitin-verwandten Protei­ nen ist wie folgt. Ein mit einem Donor-Chromophor verknüpftes Zielprotein wird mit einem Akzeptor-Chromophor-verknüpften Ubiquitin-verwandten Protein in Anwesenheit der geeigeneten Enzyme und Energie in Form von ATP (oder ATP- Derivaten wie AMP-PNP) inkubiert. Durch die Ausbildung der Isopeptidbindung kommen Donor- und Akzeptorchromophore in unmittelbare Nachbarschaft, was FRET ermöglicht (s. a. Fig. 1). Dies wird mittels eines Fluoreszenzmeßgerätes (z. B. in Mikrotiterplatten-Fluoreszenzmeßgeräten) erfaßt, indem das Donor- Chromophor durch Einstrahlung der geeigneten Wellenlänge angeregt wird, und sowohl Donor- als auch Akzeptorfluoreszenz in Abhängigkeit der Reaktionszeit gemessen werden. Die Änderung des Verhältnisses der Akzeptorfluoreszenz zu Donorfluoreszenz korreliert direkt mit der Änderung der Menge an Konjugation. Daher ist dieses Verfahren geeignet, Ubiquitin-verwandte Modifizierungen ohne weitere Manipulationen in in vitro-Testsystemen mit rekombinanten oder gerei­ nigten Komponenten und/oder Zellextrakten schnell und quantitativ zu analysie­ ren.The principle of this FRET-based test system for the analysis of post-translational modifications of proteins with ubiquitin-related proteins is as follows. A target protein linked to a donor chromophore is incubated with an acceptor chromophore linked ubiquitin-related protein in the presence of the appropriate enzymes and energy in the form of ATP (or ATP derivatives such as AMP-PNP). Due to the formation of the isopeptide bond, donor and acceptor chromophores come into close proximity, which enables FRET (see also FIG. 1). This is detected by means of a fluorescence measuring device (e.g. in microtiter plate fluorescence measuring devices), in that the donor chromophore is excited by irradiation with the appropriate wavelength, and both donor and acceptor fluorescence are measured as a function of the reaction time. The change in the ratio of acceptor fluorescence to donor fluorescence correlates directly with the change in the amount of conjugation. This method is therefore suitable for quickly and quantitatively analyzing ubiquitin-related modifications without further manipulations in in vitro test systems with recombinant or purified components and / or cell extracts.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Analyse von Demodifizierungen von Proteinen, die mit Ubiquitin-verwandten Proteinen ver­ knüpft sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: (a) Bereitstellen eines Testsystems, umfassend (i) ein Isopeptidase-Substrat, das ein Zielprotein, das mit einem ersten Chromophor eines Donor-Akzeptor-Paares für FRET (Fluoescence Resonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, und mindestens ein Ubiquitin-verwandtes Protein, das mit einem zweiten Chromophor des Donor- Akzeptor-Paares kovalent verknüpft ist, umfaßt; wobei diese durch eine Isopep­ tidbindung zwischen der ε-Aminogruppe eines Lysins des Zielproteins und der C- terminalen Carboxygruppe des mindestens einen Ubiquitin-verwandten Proteins miteinander verknüpft sind; und (ii) mindestens ein Enzym, das die Spaltung der Isopeptidbindung des Isopeptidase-Substrats bewirkt; und Inkontaktbringen der Bestandteile (i) und (ii) unter Bedingungen, die den Ablauf der enzymatischen Reaktion erlauben; und (b) Bestimmen der Menge an gespaltenem Isopeptidase- Substrat, d. h. des Konjugats aus Zielprotein und Ubiquitin-verwandtem Protein, durch Bestimmen von FRET, insbesondere der Abnahme von FRET, zwischen dem erstem und dem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares.In a further aspect, the invention relates to a method for analyzing Demodification of proteins ver with ubiquitin-related proteins are linked, the method comprising the following steps: (a) providing a test system comprising (i) an isopeptidase substrate containing a target protein, that with a first chromophore of a donor-acceptor pair for FRET (Fluoescence Resonance Energy Transfer) is covalently linked, and at least an ubiquitin-related protein that is linked to a second chromophore of the donor Acceptor pair is covalently linked, includes; whereby this is by an isopep tide bond between the ε-amino group of a lysine of the target protein and the C- terminal carboxy group of the at least one ubiquitin-related protein are linked together; and (ii) at least one enzyme that cleaves the Causes isopeptide binding of the isopeptidase substrate; and bringing the Constituents (i) and (ii) under conditions that affect the course of the enzymatic  Allow reaction; and (b) determining the amount of cleaved isopeptidase Substrate, d. H. the conjugate of target protein and ubiquitin-related protein, by determining FRET, in particular the acceptance of FRET, between the first and second chromophore of the donor-acceptor pair.

Bei der Ubiquitinierung handelt es sich um eine enzymatisch katalysierte Bildung einer Isopeptidbindung zwischen dem C-Terminus des 9-kDa umfassenden Poly­ peptids Ubiquitin mit den ε-Aminogruppen in den Lysinen von Akzeptor bzw. Zielproteinen. Diese Modifikation ist reversibel, d. h. es kann eine Deubiquitinie­ rung stattfinden, bei der der Ubiquitinanteil durch Deubiquitinierende Enzyme (Isopeptidasen) von dem Zielprotein abgespalten werden kann. Die hierein ver­ wendeten Begriffe "Ubiquitinierung" und "Deubiquitinierung" beziehen sich da­ her in einem engeren Sinne auf Ubiquitin selbst, während in Hinsicht auf die mit Ubiquitin-verwandten Proteine in einem weiteren Sinn von "Modifizierungen von Proteinen mit Ubiquitin-verwandten Proteinen" bzw. "Demodifizierungen von Proteinen, die mit Ubiquitin-verwandten Proteinen verknüpft sind" die Rede ist. Unter einem "Ubiquitin-verwandten Protein" wird hierin in einem weiteren Sinne ein Protein verstanden, daß strukturell mit Ubiquitin verwandt ist, und dessen C- terminales Ende durch enzymatische Reaktion mittels einer Isopeptidbindung an ε-Aminogruppen in Lysinen der Zielproteine verknüpft wird bzw. werden kann. Dazu gehören in einem weiteren Sinne neben z. B. SUMO1 und seinen Homolo­ gen SUMO2 und SUMO3, Nedd8/Rub1, Apg12 oder Ucrp auch Ubiquitin selbst (zur Übersicht siehe Hershko and Ciechanover, 1998; Hochstrasser, 1998; Jentsch and Pyrowolakis, 2000; Melchior, 2000; Yeh et al., 2000). In einem engeren Sin­ ne meint dieser Begriff derartige Ubiquitin-verwandte Proteine unter Ausschluß von Ubiquitin selbst.Ubiquitination is an enzymatically catalyzed formation an isopeptide bond between the C-terminus of the 9-kDa poly peptide ubiquitin with the ε-amino groups in the lysines of acceptor or Target proteins. This modification is reversible, i. H. it can be a deubiquitine line tion in which the ubiquitin content is caused by deubiquitinating enzymes (Isopeptidases) can be cleaved from the target protein. The verein here The terms "ubiquitination" and "deubiquitination" used here refer forth in a narrower sense on ubiquitin itself, while in terms of having Ubiquitin-related proteins in a broader sense of "modifications of Proteins with ubiquitin-related proteins "or" demodifications of Proteins Linked to Ubiquitin-Related Proteins ". A "ubiquitin-related protein" is used here in a broader sense understood a protein that is structurally related to ubiquitin, and its C- terminal end by enzymatic reaction using an isopeptide bond ε-amino groups in lysines of the target proteins is linked or can be. In a broader sense, this includes z. B. SUMO1 and its homolo gene SUMO2 and SUMO3, Nedd8 / Rub1, Apg12 or Ucrp also Ubiquitin itself (For an overview, see Hershko and Ciechanover, 1998; Hochstrasser, 1998; Jentsch and Pyrowolakis, 2000; Melchior, 2000; Yeh et al., 2000). In a closer sense ne this term means such ubiquitin-related proteins to the exclusion from ubiquitin itself.

Unter einem "Zielprotein" wird hierin ein Protein verstanden, daß mittels der da­ für geeigneten Enzyme durch die Bildung einer Isopeptidbindung mit Ubiquitin oder Ubiquitin-verwandten Proteinen verknüpft wird bzw. werden kann. Das Zielprotein ist üblicherweise mit einem ersten Chromophor eines Donor- Akzeptor-Paares für FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) kovalent verknüpft, während das mindestens eine Ubiquitin-verwandte Protein mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares kovalent verknüpft ist. Dem Fachmann sind geeignete Verfahren zur Erzielung einer kovalenten Verknüpfung bekannt. Unter einem "Chromophor" wird hierin die "farbgebende" Gruppe eines Moleküls verstanden, d. h. der Teil eines Moleküls, der aufgrund seiner elektroni­ schen Übergänge für die Lichtabsorption und Emission verantwortlich ist. Chro­ mophore können sowohl niedermolekulare Substanzen, z. B. die Indocyanin- Farbstoffe Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy7 (erhältlich von Amersham International plc, GB) oder auch fluroeszierende Proteine sein, wie bestimmte GFPs ("Green Fluo­ rescent Protein") und mutante GFPs (erhältlich z. B. von Clontech Laboratories Inc. Palo Alto, CA, USA). Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten Chromo­ phor um den FRET-Donor CFP ("Cyan Fluorescent Protein") und bei dem zwei­ ten Chormophor um den FRET-Akzeptor YFP ("Yellow Fluorescent Protein"). Bei dem sog. "Fluorescence Resonance Energy Transfer" (FRET) kann bei der Überlappung des Emissionsspektrums eines Chromophors (Donor-Chromophor oder FRET-Donor) mit dem Absorptionsspektrum des zweiten Chromophors (Ak­ zeptor-Chromophor oder FRET-Akzeptor) nach Anregung des Donor- Chromophors durch Energieübertragung auch das Akzeptor-Chromophor angeregt werden, wenn sich beide Chromophore in unmittelbarer Nachbarschaft befinden. FRET ist nachweisbar durch die Abnahme/Verlust der Emission des Donor- Chromophors bei gleichzeitigem Auftreten einer Emission des Akzeptor- Chromophors. In den Biowissenschaften wird eine Vielzahl von Chromophoren als Donor-Akzeptor-Paare für die FRET-Technologie eingesetzt, und diese sind damit auch für die nachfolgend beschriebenen Verfahren einsetzbar. Exemplarisch sollen hier Fluoreszein und Rhodamin genannt werden, die in aktivierter Form im Handel erhältlich sind und nach Standardprotokollen an Proteine gekoppelt wer­ den können; sowie CFP und YFP, die durch Standdardtechniken der Molekular­ biologie und Biochemie als Fusionen mit anderen Proteinen erzeugt werden können (Plasmide, die YFP- und CFP-Proteine kodieren sind ebenfalls im Handel erhältlich).A “target protein” is understood here to mean a protein that by means of the for suitable enzymes by forming an isopeptide bond with ubiquitin or ubiquitin-related proteins. The  The target protein is usually associated with a first chromophore of a donor Acceptor pair for FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) covalent linked, while the at least one ubiquitin-related protein with a second chromophore of the donor-acceptor pair is covalently linked. the Suitable methods for achieving a covalent linkage are known to those skilled in the art known. A "chromophore" is used herein to refer to the "coloring" group of Understood molecule, d. H. the part of a molecule that due to its electroni transitions is responsible for light absorption and emission. Chro mophores can contain both low molecular weight substances, e.g. B. the indocyanine Dyes Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy7 (available from Amersham International plc, GB) or fluorescent proteins, such as certain GFPs ("Green Fluo rescent protein ") and mutant GFPs (available e.g. from Clontech Laboratories Inc. Palo Alto, CA, USA). It is preferably the first chromo phor around the FRET donor CFP ("Cyan Fluorescent Protein") and the two ten chorophore around the FRET acceptor YFP ("Yellow Fluorescent Protein"). With the so-called "Fluorescence Resonance Energy Transfer" (FRET), the Overlap of the emission spectrum of a chromophore (donor chromophore or FRET donor) with the absorption spectrum of the second chromophore (Ak zeptor chromophore or FRET acceptor) after excitation of the donor Chromophors also stimulate the acceptor chromophore through energy transfer if both chromophores are in the immediate vicinity. FRET can be demonstrated by the decrease / loss in the emission of the donor Chromophore with simultaneous emission of the acceptor Chromophore. A variety of chromophores are used in life sciences used as donor-acceptor pairs for FRET technology, and these are can therefore also be used for the processes described below. exemplary fluorescein and rhodamine should be mentioned here, which are activated in the Are commercially available and linked to proteins according to standard protocols that can; and CFP and YFP, which are based on standard molecular biology and biochemistry can be generated as fusions with other proteins  (Plasmids encoding YFP and CFP proteins are also commercially available available).

Unter einem "Isopeptidase-Substrat" wird hierin ein Substrat für ein Enzym ver­ standen, welches Ubiquitin oder ein Ubiquitin-verwandtes Protein von einem mit Ubiquitin oder einem Ubiquitin-verwandten Protein verknüpften Zielprotein durch Spaltung der Isopeptidbindung entfernt. Üblicherweise umfaßt dieses ein Zielprotein, das mit einem ersten Chromophor eines Donor-Akzeptor-Paares für FRET (Fluoescence Resonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, und min­ destens ein Ubiquitin-verwandtes Protein, das mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares kovalent verknüpft ist, wobei diese insbesondere durch eine Isopeptidbindung zwischen der ε-Aminogruppe eines Lysins des Zielproteins und der C-terminalen Carboxygruppe des mindestens einen Ubiquitin-verwandten Proteins miteinander verknüpft sind.An "substrate for an enzyme" is used herein as an "isopeptidase substrate" who had ubiquitin or an ubiquitin-related protein from one Ubiquitin or an ubiquitin-related protein linked target protein removed by cleavage of the isopeptide bond. Usually this includes one Target protein that matches a first chromophore of a donor-acceptor pair for FRET (Fluoescence Resonance Energy Transfer) is covalently linked, and min at least one ubiquitin-related protein, which with a second chromophore of Donor-acceptor pair is covalently linked, in particular by an isopeptide bond between the ε-amino group of a lysine of the target protein and the C-terminal carboxy group of the at least one ubiquitin-related Proteins are linked together.

Bei dem Bereitstellen des Testsystems und dem Inkontaktbringen der Bestandteile unter Bedingungen die den Ablauf der enzymatischen Reaktion erlau­ ben/ermöglichen, kommt es, sofern dies nicht anders angegeben ist, nicht darauf an, daß die Bestandteile als separate Bestandteile vorliegen oder in einer be­ stimmten Reihenfolge gemischt bzw. miteinander in Kontakt gebracht werden. Vielmehr sollte sichergestellt sein, daß die jeweils erforderlichen Bestandteile des jeweiligen Testsystems vorliegen, und daß das Inkontaktbringen dieser Bestand­ teile derart erfolgt, daß die enzymatische Reaktion ablaufen kann und eine FRET- Messung vorgenommen werden kann. Sofern ATP und/oder ein ATP-Derivat hierzu erforderlich sind, kann es sich bei Letzteren um die dem Fachmann be­ kannten Derivate handeln, insbesondere um AMP-PNP oder ATPγS (z. B. von Roche Diagnostics). Dem Fachmann wird es angesichts der vorliegenden Offen­ barung ersichtlich sein, wie die für die zu untersuchende Reaktion geeigneten Be­ dingungen, z. B. in Bezug auf Temperatur oder pH-Wert, festzulegen sind. When providing the test system and contacting the components under conditions that allow the enzymatic reaction to proceed unless otherwise stated, it does not matter indicates that the components are present as separate components or in a be mixed order or brought into contact with each other. Rather, it should be ensured that the required components of the respective test systems exist, and that contacting this inventory parts in such a way that the enzymatic reaction can proceed and a FRET Measurement can be made. Unless ATP and / or an ATP derivative are necessary for this, it can be the latter to the expert known derivatives, in particular AMP-PNP or ATPγS (e.g. from Roche Diagnostics). The person skilled in the art will be able to do so in the light of the present tion can be seen how the suitable for the reaction to be examined conditions, e.g. B. in terms of temperature or pH.  

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Zielprotein und/oder das Ubi­ quitin-verwandte Protein in Form eines Fusionsproteins mit einem fluoreszieren­ den Protein verwendet werden. Bei dem mindestens einen Zielprotein handelt es sich vorzugsweise um RanGAP1 von Maus oder Mensch (SWISS-PROT: P46061; SWISS-PROT: P46060) und bei dem mindestens ein Ubiquitin-verwandten Pro­ tein um SUMO (Small Ubiquitin-related Modifier), insbesondere um SUMO1, SUMO2 und/oder SUMO3. Die Zugangsnummern (SWISS-PROT) für die huma­ nen SUMO-Proteine sind wie folgt: Q93068 (SUMO1); P55854 (SUMO2) und P55855 (SUMO3). Diese Proteine sind für die Maus identisch (zur Übersicht sie­ he auch Melchior, 2000). Vorteilhafterweise kann RanGAPI und/oder CFP in Form eines Fusionsproteins verwendet werden, insbesondere wobei die C- Terminal Domäne von RanGAP1 mit dem N- oder C-terminalen Ende von CFP fusioniert ist. In entsprechender Weise kann SUMO und/oder YFP in Form eines Fusionsproteins verwendet werden, insbesondere wobei die Aminosäuren 1-91 von SUMO1, die Aminosäuren von 1-92 von SUMO2 oder die Aminosäuren 1-93 von SUMO3 mit dem C-terminalen Ende von YFP fusioniert sind.In a preferred embodiment, the target protein and / or the Ubi quitin-related protein in the form of a fusion protein with a fluorescent the protein can be used. The at least one target protein is involved is preferably mouse or human RanGAP1 (SWISS-PROT: P46061; SWISS-PROT: P46060) and at least one ubiquitin-related pro complexion around SUMO (Small Ubiquitin-related Modifier), especially around SUMO1, SUMO2 and / or SUMO3. The access numbers (SWISS-PROT) for huma SUMO proteins are as follows: Q93068 (SUMO1); P55854 (SUMO2) and P55855 (SUMO3). These proteins are identical for the mouse (for an overview they see also Melchior, 2000). RanGAPI and / or CFP can advantageously be used in Form of a fusion protein can be used, in particular where the C- Terminal domain of RanGAP1 with the N- or C-terminal end of CFP is merged. Correspondingly, SUMO and / or YFP can be in the form of a Fusion protein can be used, especially where amino acids 1-91 from SUMO1, the amino acids from 1-92 from SUMO2 or the amino acids 1-93 of SUMO3 are fused to the C-terminal end of YFP.

Praktischerweise kann das Zielprotein, das Ubiquitin-verwandte Protein und/oder die jeweiligen Enzyme in Form eines gereinigten Proteins (partiell oder bis zur Homogenität) und/oder eines Zellextrakts verwendet werden. Hierbei kann es sich insbesondere um einen Extrakt aus Säuger-, Insekten-, Hefe- und/oder Bakterien­ zellen handeln, den der Fachmann mittels geeigneter Techniken herstellen kann. Hierbei kann es sich insbesondere auch um ein Derivat des Zielproteins, des Ubi­ quitin-verwandten Proteins und/oder der Enzyme handeln. Unter dem Begriff "Derivat" wird hierin ein Proteine oder Polypeptid verstanden, das eine Sequenz­ homologie, insbesondere eine Sequenzidentität zu den vorgenannten Proteinen von mindestens 50% aufweist, wie mindestens 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% oder sogar 95%. Ferner zählen hierzu auch Deletionen der jeweiligen Protei­ ne sowie Substitutionen und Additionen (z. B. K48R Ubiquitin, welches noch mit Zielproteinen verknüft werden kann, aber die über Lysin 48 verknüpften Ubiqui­ tin-Ubiquitin Ketten nicht mehr bildet. Diese Mutante bietet daher einen klaren Vorteil gegenüber Wildtyp-Ubiquitin in der FRET-Analyse). Dementsprechend umfaßt die vorliegende Offenbarung auch Nukleinsäuren, die für die vorgenann­ ten Proteine oder Polypeptide kodieren. Beispiele derartiger verwandter Nuklein­ säuren sind Nukleinsäuren aus unterschiedlichen menschlichen Zellen bzw. Ge­ weben oder allelische Varianten, sowie Nukleinsäuren die von verschiedenen menschlichen Individuen stammen können. Im weiteren Sinne versteht man unter einer Nukleinsäure, die ein derartiges Derivat kodiert, eine Nukleinsäure, die eine Homologie, insbesondere eine Sequenzidentität zu einer ein oben genanntes Pro­ tein kodierenden Nukleinsäure von mindestens 50%, wie mindestens 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% oder sogar 95% aufweisen. Dem Fachmann stehen geeignete Techniken und Verfahren zur Herstellung und Mutagenese von Nu­ kleinsäuren sowie zur Genexpression und Proteinanalyse zur Verfügung (siehe die folgenden Handbücher: 1. Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3. Auflage). Sambrook und Russell (2001). Cold Spring Harbour Press. 2. Current Protocol in Protein Science. Coligan, J. E. et al. (vierteljährlich aktualisiert). Verlag John Wi­ ley & Sons. 3. Current Protocols in Molecular Biology. Ausubel F. M. et al. (vier­ teljährlich aktualisiert). Verlag John Wiley & Sons.)Conveniently, the target protein, the ubiquitin-related protein and / or the respective enzymes in the form of a purified protein (partially or up to Homogeneity) and / or a cell extract can be used. It can be in particular an extract from mammalian, insect, yeast and / or bacteria act cells that the skilled person can produce using suitable techniques. In particular, this can also be a derivative of the target protein, the Ubi act quitin-related protein and / or the enzymes. Under the term As used herein, "derivative" means a protein or polypeptide that has a sequence homology, in particular a sequence identity to the aforementioned proteins of at least 50%, such as at least 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% or even 95%. This also includes deletions from the respective protei ne as well as substitutions and additions (e.g. K48R Ubiquitin, which is  Target proteins can be linked, but the ubiqui linked via lysine 48 tin-ubiquitin no longer forms chains. This mutant therefore offers a clear one Advantage over wild-type ubiquitin in the FRET analysis). Accordingly The present disclosure also includes nucleic acids for the foregoing encode proteins or polypeptides. Examples of related nuclei Acids are nucleic acids from different human cells or Ge weave or allelic variants, as well as nucleic acids from different can come from human individuals. In a broader sense, one understands a nucleic acid encoding such a derivative, a nucleic acid encoding a Homology, especially a sequence identity to an above-mentioned pro a coding nucleic acid of at least 50%, such as at least 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% or even 95%. Stand by the specialist appropriate techniques and processes for the production and mutagenesis of Nu small acids as well as for gene expression and protein analysis are available (see the following manuals: 1. Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3rd edition). Sambrook and Russell (2001). Cold Spring Harbor Press. 2. Current Protocol in Protein Science. Coligan, J.E. et al. (updated quarterly). John Wi ley & sons. 3. Current Protocols in Molecular Biology. Ausubel F. M. et al. (four updated every year). John Wiley & Sons.)

Hinsichtlich der in dem jeweiligen Testsystem enthaltenden Enzyme wird der Durchschnittsfachmann leicht erkennen, welche Enzyme jeweils geeignet sind, den Ablauf der entsprechenden enzymatischen Reaktion zu ermöglichen (zur Übersicht siehe z. B. Hershko und A. Ciechanover, 1998; Yeh et al., 2000; Jentsch und Pyrowolakis, 2000.). Zur Veranschaulichung sei erwähnt, daß dies bei­ spielsweise bei der Analyse von Modifizierungen von Proteinen mit Ubiquitin- verwandten Proteinen die entsprechenden E1- und E2-Enzyme, wahlweise in Kombination mit mindestens einem E3-Enzym, sind. Für das Ubiquitin-verwandte Protein SUMO sind dies insbesondere das Aos1/Uba2-Heterodimer als E1-Enzym und das Ubc9-Protein als E2-Enzym. Sofern ein noch nicht identifiziertes E3- Enzym existiert, kann dieses z. B. mittels des in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahrens isoliert und identifiziert werden, und dann ggf. in den vorgeschlagenen Testsystemen eingesetzt werden. Im Falle der Analyse von Deubiquitinierungen handelt es sich bei dem Enzym um eine der zahlreichen Ubiquitin-Isopeptidasen (Übersichtsartikel von Chung und Baek, 1999). Für Proteine, die mit den Ubiqui­ tin-verwandten Proteinen SUMO verknüpft sind, handelt es sich dabei zum Bei­ spiel um die bisher bekannten SUMO-spezifischen Isopeptidasen Ulp1, Ulp2, Susp1 und/oder Senp1 (Originalarbeiten zur Klonierung der SUMO-spezifischen Isopeptidasen sind im Übersichtsartikel Melchior 2000 zitiert). Sofern bisher nicht identifizierte Isopeptidasen existieren, können diese z. B. mittels des in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahrens isoliert und identifiziert werden, und dann ggf. in den vorgeschlagenen Testsystemen eingesetzt werden.With regard to the enzymes contained in the respective test system, the Average expert can easily recognize which enzymes are suitable, to enable the corresponding enzymatic reaction to take place (for For an overview, see e.g. B. Hershko and A. Ciechanover, 1998; Yeh et al., 2000; Jentsch and Pyrowolakis, 2000.). As an illustration, it should be mentioned that this at for example when analyzing modifications of proteins with ubiquitin related proteins the corresponding E1 and E2 enzymes, optionally in Combination with at least one E3 enzyme. For the ubiquitin-related Protein SUMO, these are in particular the Aos1 / Uba2 heterodimer as the E1 enzyme and the Ubc9 protein as the E2 enzyme. If an unidentified E3-  Enzyme exists, this z. B. by means of that described in this application Procedures are isolated and identified, and then, if necessary, in the proposed Test systems are used. In the case of analysis of deubiquitination the enzyme is one of the numerous ubiquitin isopeptidases (Review by Chung and Baek, 1999). For proteins with the Ubiqui tin-related proteins are linked to SUMO game for the previously known SUMO-specific isopeptidases Ulp1, Ulp2, Susp1 and / or Senp1 (original work for cloning the SUMO-specific Isopeptidases are cited in the review article Melchior 2000). Unless so far identified isopeptidases exist, these can e.g. B. by means of in this The procedure described in the application can be isolated and identified, and then may be used in the proposed test systems.

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen von Stoffen, die die Modifizierung eines Zielproteins mit Ubiquitin- verwandten Proteinen beinflussen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: (a) Bereitstellen eines Testsystems, umfassend (i) mindestens ein Ziel­ protein, das mit einem ersten Chromophor eines Donor-Akzeptor-Paares für FRET (Flurescence Resonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, (ii) min­ destens ein Ubiquitin-verwandtes Protein, das mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares kovalent verknüpft ist, (iii) Enzyme, die die Bildung einer Isopeptidbindung zwischen dem mindestens einem Zielprotein und dem minde­ stens einem Ubiquitin-verwandten Protein bewirken, (iv) ATP und/oder ein ATP- Derivat, und (v) mindestens einen zu testenden Stoff; und Inkontaktbringen der Bestandteile (i)-(v) unter Bedingungen, die den Ablauf der enzymatischen Reak­ tion erlauben; und (b) Nachweisen der Bildung von Konjugat aus Zielprotein und Ubiquitin-verwandtem Protein und/oder Bestimmen der Menge an gebildetem Konjugat durch Bestimmen von FRET zwischen dem erstem und dem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Enzymen gemäß Schritt (a) (iii) um die entsprechenden E1- und E2-Enzyme, wahlweise in Kombination mit mindestens einem E3- Enzym. Im Falle von SUMO ist das E1-Enzym das Aos1/Uba2-Heterodimer und das E2-Enzym das Ubc9-Protein.In a further aspect, the present invention relates to a method for Determining substances that modify a target protein with ubiquitin related proteins, the process following steps comprises: (a) providing a test system comprising (i) at least one target protein associated with a first chromophore of a donor-acceptor pair for FRET (Flurescence Resonance Energy Transfer) is covalently linked, (ii) min at least one ubiquitin-related protein, which with a second chromophore of Donor-acceptor pair is covalently linked, (iii) enzymes that form a Isopeptide bond between the at least one target protein and the minde cause at least one ubiquitin-related protein, (iv) ATP and / or an ATP Derivative, and (v) at least one substance to be tested; and bringing the Constituents (i) - (v) under conditions that affect the course of the enzymatic rea allow tion; and (b) detecting the formation of conjugate from target protein and Ubiquitin-related protein and / or determining the amount of formed Conjugate by determining FRET between the first and the second Chromophore of the donor-acceptor pair. In a preferred embodiment the enzymes according to step (a) (iii) are the corresponding ones  E1 and E2 enzymes, optionally in combination with at least one E3 Enzyme. In the case of SUMO, the E1 enzyme is the Aos1 / Uba2 heterodimer and the E2 enzyme the Ubc9 protein.

Bei dem mindestens einem zu testenden Stoff handelt es sich um ein Protein oder Polypeptid, insbesondere eine E3-Ligase, Isopeptidase, Kinase oder Phosphatase, oder ein wie vorstehend definiertes Derivat hiervon, oder eine niedermolekulare Substanz, insbesondere ein Inhibitor oder Aktivator. Die "niedermolekulare Sub­ stanz" kann ein beliebiges anorganisches order organisches Molekül oder Ion sein, daß auf seine Fähigkeit getestet wird, die enzymatische Reaktion in dem beschriebenen Testsystem zu beeinflussen, insbesondere diese Reaktion zu akti­ vieren oder zu inhibieren. Die niedermolekulare Substanz hat insbesondere ein Molekulargewicht von höchstens 2500, insbesondere höchstens 2250, 2000, 1900, 1800, 1700, 1600, 1500, 1400, 1300, 1250, 1200, 1100, 1000, 900, 800, 750, 700, 600, 500, 450, 400, 350, 300, 250 und 200. Beispielsweise kann es sich hierbei um Moleküle mit einer linearen Struktur wie Peptide, insbesondere Oligopeptide, Peptoide, lineare Oligosaccharide, Nukleotide, insbesondere Oligo­ nukleotide, und deren Analoge handeln, oder z. B. um Monomere, wie Heterozy­ klen, insbesondere Stickstoffheterozyklen, oder Moleküle mit einer nichtlinearen Struktur, wie verzweigte Oligosaccharide. Niedermolekulare anorganische Ver­ bindungen können beispielsweise Arsen- und Antimonverbindungen sein.The at least one substance to be tested is a protein or Polypeptide, in particular an E3 ligase, isopeptidase, kinase or phosphatase, or a derivative thereof as defined above, or a low molecular weight Substance, especially an inhibitor or activator. The "low molecular sub punch "can be any inorganic or organic molecule or ion be that its ability to test the enzymatic reaction in the to influence the test system described, in particular to activate this reaction four or inhibit. The low molecular weight substance has one in particular Molecular weight of at most 2500, in particular at most 2250, 2000, 1900, 1800, 1700, 1600, 1500, 1400, 1300, 1250, 1200, 1100, 1000, 900, 800, 750, 700, 600, 500, 450, 400, 350, 300, 250 and 200. For example, it can are molecules with a linear structure such as peptides, in particular Oligopeptides, peptoids, linear oligosaccharides, nucleotides, especially oligo act nucleotides, and their analogs, or z. B. monomers such as heterozy klen, especially nitrogen heterocycles, or molecules with a non-linear Structure, such as branched oligosaccharides. Low molecular weight inorganic ver For example, bonds can be arsenic and antimony compounds.

Angesichts der vorliegenden Beschreibung wird es für den Fachmann klar sein, daß das Protein oder das Derivat hiervon aus einer Expressionsbank (Büssow et al., 2000) und/oder die niedermolekulare Substanz oder einer kombinatorischen Bank, insbesondere einer kombinatorischen Peptid-, Non-Peptid- oder "Drug-like Small Molecule"-Bank (z. B. von Tecnogen S.C.p.A. Piana di Monte Verna, CE, Italien; ChemBridge Corporation, San Diego, USA; oder Advanced ChemTech Europe Ltd, Cambridgeshire, GB), oder aber aus einem Zellextrakt stammen kann und/oder in gereinigter Form, partiell oder bis zur Homogenität, vorliegen kann. Dem Fachmann sind geeignete kombinatorische Strategien für das Screening, insbesondere dem "High Throughput Screening", von zu testenden Substanzen bekannt, insbesondere die Verwendung von kombinatorischen Banken, die 100, 1000 oder sogar 1000000 verschiedene Verbindungen umfassen können (siehe zur Übersicht z. B. Meyers, Encyclopedia of Molecular Biology and Molecular Medicine, 1997).In view of the present description, it will be clear to the person skilled in the art that that the protein or the derivative thereof from an expression bank (Büssow et al., 2000) and / or the low-molecular substance or a combinatorial Bank, in particular a combinatorial peptide, non-peptide or "drug-like Small Molecule "bank (e.g. from Tecnogen S.C.p.A. Piana di Monte Verna, CE, Italy; ChemBridge Corporation, San Diego, USA; or Advanced ChemTech Europe Ltd, Cambridgeshire, GB), or from a cell extract and / or in a purified form, partially or to homogeneity. Suitable combinatorial strategies for the screening are  in particular the "high throughput screening" of substances to be tested known, especially the use of combinatorial banks, the 100, Can include 1,000 or even 1,000,000 different connections (see to overview z. B. Meyers, Encyclopedia of Molecular Biology and Molecular Medicine, 1997).

Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Stoffen, die die Demodifizierung eines Proteins, das mit mindestens einem Ubiquitin-verwandten Protein verknüpft ist, beinflussen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: (a) Bereitstellen eines Testsystems, umfassend (i) ein Isopeptidase- Substrat, das ein Zielprotein, das mit einem ersten Chromophor eines Donor- Akzeptor-Paares für FRET (Flurescence Resonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, und mindestens ein Ubiquitin-verwandtes Protein, das mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares kovalent verknüpft ist, umfaßt; wobei diese durch eine Isopeptidbindung zwischen der ε-Aminogruppe eines Ly­ sins des Zielproteins und der C-terminalen Carboxygruppe des mindestens einen Ubiquitin-verwandten Proteins miteinander verknüpft sind; (ii) mindestens ein Enzym, das die Spaltung der Isopeptidbindung des Isopeptid-Substrats bewirkt; und (iii) mindestens einen zu testenden Stoff; und Inkontaktbringen der Bestand­ teile (i)-(iii) unter Bedingungen, die den Ablauf der enzymatischen Reaktion erlauben; und (b) Bestimmen der Menge an gespaltenem Isopeptidase-Substrat, d. h. des Konjugats aus Zielprotein und Ubiquitin-verwandtem Protein, durch Be­ stimmen von FRET, insbesondere der Abnahme von FRET, zwischen dem erstem und dem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares. In einer besonderen Ausführungsform handelt es sich bei dem Enzym gemäß Schritt (a) um eine Isopeptidase, insbesondere Ulp1, Ulp2, SUSP1 und/oder Senp1 (zur Übersicht siehe z. B. Melchior, 2000).Another aspect relates to a method for determining substances that the Demodification of a protein related to at least one ubiquitin Protein is linked, the process involves the following steps comprises: (a) providing a test system comprising (i) an isopeptidase Substrate that contains a target protein that is linked to a first chromophore of a donor Pair of acceptors for FRET (Flurescence Resonance Energy Transfer) covalent and at least one ubiquitin-related protein associated with one second chromophore of the donor-acceptor pair is covalently linked; which is characterized by an isopeptide bond between the ε-amino group of a Ly sins of the target protein and the C-terminal carboxy group of at least one Ubiquitin-related protein are linked; (ii) at least one Enzyme that cleaves the isopeptide bond of the isopeptide substrate; and (iii) at least one substance to be tested; and contacting the inventory parts (i) - (iii) under conditions that affect the course of the enzymatic reaction allow; and (b) determining the amount of cleaved isopeptidase substrate, d. H. the conjugate of target protein and ubiquitin-related protein, by Be agree of FRET, in particular the acceptance of FRET, between the first and the second chromophore of the donor-acceptor pair. In a special one The embodiment according to step (a) is a Isopeptidase, especially Ulp1, Ulp2, SUSP1 and / or Senp1 (for overview see e.g. B. Melchior, 2000).

Bei dem mindestens einem zu testenden Stoff kann es sich um ein Protein oder Polypeptid, insbesondere einen Bindungspartner für das Zielprotein, eine Kinase oder Phosphatase oder ein Derivat hiervon oder eine niedermolekulare Substanz, insbesondere einen Inhibitor oder Aktivator, handeln, wie sie vorstehend definiert sind. Dem Fachmann stehen geeignete quantitative und qualitative Tests, z. B. ELISA-Verfahren, Co-Immunopräzipitation, Microcalorimetri etc. zur Verfügung, um zu ermitteln, ob das Protein oder Polypeptid unspezifisch oder spezifisch an das Zielprotein bindet, und damit einen Bindungspartner für das Zielprotein dar­ stellt (diverse Techniken sind z. B. beschrieben in Current Protocol in Protein Sci­ ence. Coligan, J. E. et al. (vierteljährlich aktualisiert). Verlag John Wiley & Sons.). Insbesondere wird hierin eine Bindung als spezifisch angesehen, wenn die Bin­ dungsaffinität mindestens 10-6 M vorzugsweise 10-7, 10-8, 10-9 oder 10-10 M be­ trägt. Wie vorangehend beschrieben stehen dem Fachmann geeignete Verfahren und Materialien, z. B. kombinatorische Banken, für ein Screening, insbesondere ein HTS-Screening, von zu testenden Stoffen zur Verfügung.The at least one substance to be tested can be a protein or polypeptide, in particular a binding partner for the target protein, a kinase or phosphatase or a derivative thereof or a low molecular weight substance, in particular an inhibitor or activator, as defined above. Suitable quantitative and qualitative tests, e.g. B. ELISA, co-immunoprecipitation, microcalorimetri etc. are available to determine whether the protein or polypeptide binds non-specifically or specifically to the target protein, and thus represents a binding partner for the target protein (various techniques are e.g. described in Current Protocol in Protein Science, Coligan, JE et al. (updated quarterly. Publisher John Wiley & Sons.). In particular, binding is considered herein to be specific if the binding affinity is at least 10 -6 M, preferably 10 -7 , 10 -8 , 10 -9 or 10 -10 M. As described above, the person skilled in the art has suitable methods and materials, e.g. B. combinatorial banks, for screening, in particular HTS screening, of substances to be tested available.

In einer besonderen Ausführungsform der beiden vorgenannten Verfahren zum Bestimmen von Stoffen, die die Modifizierung/Demodifizierung beeinflussen, ist das erste Chromophor ein erstes fluoreszierendes Protein und das zweite Chromo­ phor ein zweites fluoreszierendes Protein, insbesondere ist das Chromophor der FRET-Donor CFP ("Cyan Fluorescent Protein") und das zweite Chromophor der FRET-Akzeptor YFP ("Yellow Fluorescent Protein"). Zweckmäßigerweise kann das Zielprotein und/oder Ubiquitin-verwandte Protein in Form eines Fusionspro­ teins mit einem fluoreszierenden Protein verwendet werden. Dem Fachmann sind geeignete Verfahren zur Herstellung derartiger Fusionsproteine bekannt. In einer speziellen Ausführungsform ist das mindestens eine Zielprotein RanGAP1 und das mindestens eine Ubiquitin-verwandte Protein SUMO (Small Ubiquitin-related Modifier), insbesondere SUMO1, SUMO2 und/oder SUMO3. Hierbei kann es bevorzugt sein, ein Fusionsprotein aus RanGAP1 und CFP zu verwenden, insbe­ sondere wobei die C-terminale Domäne von RanGAP1 mit dem N- oder C- terminalen Ende von CFP fusioniert ist. Auf ähnliche Weise kann ein Fusions­ protein aus SUMO und YFP verwendet werden, wobei insbesondere die Aminosäuren 1-91 von SUMO1, die Aminosäuren von 1-92 von SUMO2 oder die Aminosäuren 1-93 von SUMO3 mit dem C-terminalen Ende von YFP fusioniert sind. Das Zielprotein, das Ubiquitin-verwandte Protein und/oder die Enzyme kön­ nen in Form eines gereinigten Proteins, partiell oder bis zur Homogenität, oder eines Zellextrakts verwendet werden. Ein solcher Extrakt kann mittels Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, aus Säuger-, Insekten-, Hefe- und/oder Bakteri­ enzellen hergestellt werden. Wenn beispielsweise kombinatorische Banken einge­ setzt werden, um Stoffe darauf zu testen, ob sie die enzymatische Reaktion beein­ flussen, kann es erwünscht sein, in einem weiteren Schritt die Identität des zu te­ stenden Stoffes bzw. des getesteten Stoffes zu verifizieren und/oder zu ermitteln. Hierzu stehen dem Fachmann geeignete molekularbiologische, biochemische und/oder biophysikalische Verfahren, wie z. B. die Protein- und/oder Nukleinsäu­ resequenzanalyse und z. B. die verschiedenen Verfahren der Massenspektrometrie, wie die Matrix-unterstützte Laserdesorptions/Ionisations-Massenspektrometrie (MALDI-MS) zur Verfügung. In bestimmten Fällen kann es auch erwünscht sein, ein wie vorstehend definiertes Derivat des Zielproteins, des Ubiquitin-verwandten Proteins und/oder der Enzyme zu verwenden, beispielsweise um bestimmte Mutanten des Zielproteins auf ihre Modifizierung und/oder Demodifizierung zu untersuchen.In a special embodiment of the two aforementioned methods for Determination of substances that influence the modification / demodification is the first chromophore is a first fluorescent protein and the second chromo phor is a second fluorescent protein, in particular the chromophore FRET donor CFP ("Cyan Fluorescent Protein") and the second chromophore FRET acceptor YFP ("Yellow Fluorescent Protein"). Conveniently, can the target protein and / or ubiquitin-related protein in the form of a fusion pro teins with a fluorescent protein can be used. The specialist are suitable methods for the production of such fusion proteins are known. In a special embodiment is the at least one target protein RanGAP1 and the at least one ubiquitin-related protein SUMO (Small Ubiquitin-related Modifier), especially SUMO1, SUMO2 and / or SUMO3. Here it can be preferred to use a fusion protein from RanGAP1 and CFP, in particular in particular where the C-terminal domain of RanGAP1 with the N- or C- terminal end of CFP is fused. Similarly, a merger protein from SUMO and YFP can be used, in particular the amino acids  1-91 of SUMO1, the amino acids of 1-92 of SUMO2 or the Amino acids 1-93 of SUMO3 fused to the C-terminal end of YFP are. The target protein, the ubiquitin-related protein and / or the enzymes can in the form of a purified protein, partially or to homogeneity, or of a cell extract can be used. Such an extract can be processed which are known to the person skilled in the art from mammalian, insect, yeast and / or bacteria cells are manufactured. If, for example, combinatorial banks are turned on be used to test substances for whether they affect the enzymatic reaction flow, it may be desirable in a further step to identify the identity of the to verify and / or determine the existing substance or the tested substance. The person skilled in the art has suitable molecular biological, biochemical for this purpose and / or biophysical processes, such as. B. the protein and / or nucleic acid resequence analysis and e.g. B. the various methods of mass spectrometry, like matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry (MALDI-MS) are available. In certain cases it may also be desirable a derivative of the target protein, ubiquitin-related, as defined above Proteins and / or the enzymes to use, for example to certain Mutants of the target protein for their modification and / or demodification investigate.

Eine besondere Ausführungsform ist ein sog. "cell based assay". Hierbei wird das Inkontaktbringen der entsprechenden Bestandteile in einer Zelle, insbesondere einer Zelle außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers bewirkt, wobei Säuger- oder Hefezellen bevorzugt sind. Beispielsweise kann hierzu das Fusions­ protein aus Zielprotein und dem ersten fluoreszierenden Protein und/oder das Fu­ sionsprotein aus dem Ubiquitin-verwandten Protein und dem zweiten fluoreszie­ renden Protein in der Zelle exprimiert werden. Der mindestens eine zu testende Stoff kann dabei ebenfalls in der Zelle exprimiert werden, vorzugsweise indem die Zelle mit einer für diesen Stoff kodierenden cDNA transfiziert wird, und/oder die Zelle wird mit dem mindestens einem zu testenden Stoff inkubiert. A special embodiment is a so-called "cell based assay". Here is the Contacting the corresponding components in a cell, in particular a cell outside the human or animal body, whereby Mammalian or yeast cells are preferred. For example, the fusion protein from target protein and the first fluorescent protein and / or the Fu sionsprotein from the ubiquitin-related protein and the second fluoreszie protein are expressed in the cell. The at least one to be tested Substance can also be expressed in the cell, preferably by the cell is transfected with a cDNA coding for this substance, and / or the cell is incubated with the at least one substance to be tested.  

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Nachweis eines Defekts in der Modifizierung von Protein mit Ubiquitin- verwandten Protein bzw. in der Demodifizierung von Proteinen, die mit Ubiqui­ tin-verwandten Proteinen verknüpft sind. Es ist zu vermuten, daß Defekte in der Modifizierung und Demodizierung spezifischer Zielproteine an einer Vielzahl von Krankheiten beteiligt sind, da unter den Zielproteinen für diese posttranslationale Modifikation Wachstumsfaktoren, Tumorsuppressoren und Protoonkogene sind. Defekte in der Ubiquitinierung von Zielproteinen sind bereits in einer Reihe von Krankheiten wie Von Hippel Lindau Syndrom, Angelman Syndrom, oder Cervi­ calem Krebs impliziert worden (Übersichtsartikel: Schwartz und Ciechanover, 1999; Vu und Sakamoto, 2000) Zum Beispiel scheinen Mutationen in Parkin, ei­ ner E3 Ubiquitin Ligase, zur Entstehung einer Form der Parkinsonschen Krank­ heit beizutragen.In a further aspect, the present invention relates to a method for Detection of a defect in the modification of protein with ubiquitin related protein or in the demodification of proteins using Ubiqui tin-related proteins are linked. It can be assumed that defects in the Modification and demodulation of specific target proteins on a variety of Diseases are involved, being among the target proteins for this post-translational Modification are growth factors, tumor suppressors and proto-oncogenes. Defects in the ubiquitination of target proteins are already in a number of Diseases such as Von Hippel Lindau Syndrome, Angelman Syndrome, or Cervi calem cancer has been implicated (review: Schwartz and Ciechanover, 1999; Vu and Sakamoto, 2000) For example, mutations appear in Parkin, ei ner E3 ubiquitin ligase, for the development of a form of Parkinson's disease to contribute.

Das Verfahren zum Nachweis eines Defekts in der Modifizierung von Proteinen mit Ubiquitin-verwandten Proteinen umfasst die folgenden Schritte: (a) Bereit­ stellen eines Testsystems, umfassend (i) mindestens ein Zielprotein, das mit einem ersten Chromophor eines Donor-Akzeptor-Paares für FRET (Flurescence Re­ sonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, und (ii) mindestens ein Ubiqui­ tin-verwandtes Protein, das mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor- Paares kovalent verknüpft ist; (iii) mindestens einen zu testenden Zellextrakt; und Inkontaktbringen der Bestandteile (i)-(iii) unter Bedingungen, die die Bildung von Konjugat aus Zielprotein und Ubiquitin-verwandtem Protein erlauben; und (b) Bestimmen der Menge an gebildetem Konjugat durch Bestimmen von FRET zwischen dem erstem und dem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares.The method of detecting a defect in the modification of proteins with ubiquitin-related proteins involves the following steps: (a) Ready provide a test system comprising (i) at least one target protein which is associated with a first chromophore of a donor-acceptor pair for FRET (Flurescence Re sonance Energy Transfer) is covalently linked, and (ii) at least one ubiqui tin-related protein associated with a second chromophore of the donor-acceptor Pair is covalently linked; (iii) at least one cell extract to be tested; and Contacting the components (i) - (iii) under conditions that prevent formation allow conjugate of target protein and ubiquitin-related protein; and (b) Determine the amount of conjugate formed by determining FRET between the first and second chromophore of the donor-acceptor pair.

Das Verfahren zum Nachweis eines Defekts in der Demodifizierung von Protei­ nen, die mit Ubiquitin-verwandten Proteinen verknüpft sind, umfasst die folgen­ den Schritt: (a) Bereitstellen eines Testsystems, umfassend (i) ein Isopeptidase- Substrat, das ein Zielprotein, das mit einem ersten Chromophor eines Donor- Akzeptor-Paares für FRET (Flurescence Resonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, und mindestens ein Ubiquitin-verwandtes Protein, das mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares kovalent verknüpft ist, umfaßt; insbesondere wobei diese durch eine Isopeptidbindung zwischen der ε- Aminogruppe eines Lysins des Zielproteins und der C-terminalen Carboxygruppe des mindestens einen Ubiquitin-verwandten Proteins miteinander verknüpft sind; und (ii) mindestens einen zu testenden Zellextrakt; und Inkontaktbringen der Be­ standteile (i)-(ii) unter Bedingungen, die die Spaltung von Konjugat aus Ziel­ protein und Ubiquitin-verwandtem Protein erlauben; und (b) Bestimmen der Menge an gespaltenem Konjugat durch Bestimmen von FRET, insbesondere der Abnahme von FRET, zwischen dem erstem und dem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares.The procedure for the detection of a defect in the demodification of protein Nes linked to ubiquitin-related proteins include the following the step: (a) providing a test system comprising (i) an isopeptidase  Substrate that contains a target protein that is linked to a first chromophore of a donor Pair of acceptors for FRET (Flurescence Resonance Energy Transfer) covalent and at least one ubiquitin-related protein associated with one second chromophore of the donor-acceptor pair is covalently linked; in particular, this being by an isopeptide bond between the ε- Amino group of a lysine of the target protein and the C-terminal carboxy group of the at least one ubiquitin-related protein are linked to one another; and (ii) at least one cell extract to be tested; and contacting the loading ingredients (i) - (ii) under conditions that target the cleavage of conjugate allow protein and ubiquitin-related protein; and (b) determining the Amount of cleaved conjugate by determining FRET, especially the Decrease in FRET, between the first and second chromophore of the Donor-acceptor pair.

Der zu testende Zellextrakt kann jeweils aus Zellen von Gewebe eines zu untersu­ chenden Individuums und/oder aus Zellen aus Zellkultur stammen. Dem Fach­ mann sind geeignete Verfahren zur Herstellung derartiger Zellextrakte bekannt.The cell extract to be tested can in each case be examined from cells of tissue appropriate individual and / or from cells from cell culture. The subject Suitable methods for producing such cell extracts are known.

In wiederum einem weiteren Aspekt wird ein neuartiges Verfahren zur Identifizie­ rung von Zielproteinen für die Modifizierung mit Ubiquitin-verwandten Proteinen vorgeschlagen, dass die folgenden Schritt umfasst: (a) Bereitstellen eines Testsy­ stems, umfassend (i) mindestens ein zu testendes Zielprotein, das mit einem ersten Chromophor eines Donor-Akzeptor-Paares für FRET (Flurescence Resonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, (ii) mindestens ein Ubiquitin-verwandtes Protein, das mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares kovalent verknüpft ist, (iii) Enzyme, die die Bildung einer Isopeptidbindung zwischen dem mindestens einem Zielprotein und dem mindestens einem Ubiquitin-verwandten Protein bewirken; (iv) ATP und/oder ein ATP-Derivat; und Inkontaktbringen der Bestandteile (i)-(iv) unter Bedingungen, die den Ablauf der enzymatischen Re­ aktion erlauben; und (b) Nachweisen der Bildung von Konjugat aus Zielprotein und Ubiquitin-verwandtem Protein und/oder Bestimmen der Menge an gebildetem Konjugat durch Bestimmen von FRET zwischen dem erstem und dem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares.In yet another aspect there is a novel method of identification Target proteins for modification with ubiquitin-related proteins suggested that the following step includes: (a) Deploy a testsy stems, comprising (i) at least one target protein to be tested, which with a first Chromophore of a donor-acceptor pair for FRET (Flurescence Resonance Energy Transfer) is covalently linked, (ii) at least one ubiquitin-related Protein covalent to a second chromophore of the donor-acceptor pair (iii) Enzymes that form an isopeptide bond between the at least one target protein and the at least one ubiquitin-related Effect protein; (iv) ATP and / or an ATP derivative; and bringing the Constituents (i) - (iv) under conditions that affect the course of the enzymatic Re allow action; and (b) detecting the formation of conjugate from target protein and ubiquitin-related protein and / or determining the amount of formed  Conjugate by determining FRET between the first and the second Chromophore of the donor-acceptor pair.

Dieses Verfahren erlaubt ein Screening auf Zielproteine für bestimmte Ubiquitin- verwandte Proteine. Dabei kann das Inkontaktbringen der vorangehenden Be­ standteile des Testsystems in einer Zelle, insbesondere in einer Zelle außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers, bewirkt werden, wobei eine Säuger- oder Hefezelle bevorzugt ist. Das mindestens eine zu testende Zielprotein kann in Form eines Fusionsproteins mit einem ersten fluoreszierenden Protein, vorzugs­ weise einem Fusionsprotein mit dem FRET-Donor CFP, verwendet werden. In einer besonders praktischen Ausführungsform stammt ein solches Fusionsprotein aus einer Expressionbank und kann z. B. mittels einer für dieses Fusionsprotein kodierenden cDNA in eine Zelle eingebracht und darin exprimiert werden. Auf dieses Weise ist es dem Fachmann aufgrund der im Stand der Technik bekannten kombinatorischen Techniken und Verfahren leicht möglich, eine sehr große An­ zahl von potentiellen Zielproteinen zu screenen. Besonders vorteilhaft ist, wenn das zweite Chromophor ein zweites fluoreszierendes Protein, vorzugsweise der FRET-Akzeptor YFP, ist und beispielsweise das mindestens eine Ubiquitin- verwandte Protein in Form eines Fusionsproteins mit dem zweiten fluoreszieren­ den Protein in einer Zelle exprimiert wird. Ein Beispiel für ein Ubiquitin- verwandtes Protein ist SUMO (Small Ubiquitin-related Modifier), insbesondere SUMO1, SUMO2 und/oder SUMO3. Vorteilhafterweise kann ein Fusionsprotein umfassend SUMO und YFP verwendet werden, wobei insbesondere die Ami­ nosäuren 1-91 von SUMO1, die Aminosäuren 1-92 von SUMO2 oder die Ami­ nosäuren 1-93 von SUMO3 mit dem C-terminalen Ende von YFP fusioniert sind.This method allows screening for target proteins for certain ubiquitin related proteins. The contacting of the preceding Be components of the test system in a cell, especially in a cell outside of the human or animal body, a mammalian or yeast cell is preferred. The at least one target protein to be tested can be found in Form of a fusion protein with a first fluorescent protein, preferably as a fusion protein with the FRET donor CFP, can be used. In Such a fusion protein originates from a particularly practical embodiment from an expression bank and can e.g. B. by means of a fusion protein for this coding cDNA introduced into a cell and expressed therein. On in this way it is known to the person skilled in the art on the basis of those known in the prior art combinatorial techniques and procedures easily possible, a very large number screen number of potential target proteins. It is particularly advantageous if the second chromophore is a second fluorescent protein, preferably the FRET acceptor YFP, and for example the at least one ubiquitin fluoresce related protein in the form of a fusion protein with the second the protein is expressed in a cell. An example of an ubiquitin related protein is SUMO (Small Ubiquitin-related Modifier), in particular SUMO1, SUMO2 and / or SUMO3. A fusion protein can advantageously be used comprising SUMO and YFP are used, in particular the Ami amino acids 1-91 from SUMO1, amino acids 1-92 from SUMO2 or the Ami noacids 1-93 of SUMO3 are fused to the C-terminal end of YFP.

Dem Fachmann sind die entsprechenden Enzyme gemäß Schritt (a) (ii) des vorge­ nannten Verfahrens bekannt (siehe auch Hershko and Ciechanover, 1998; Hoch­ strasser, 1998; Jentsch and Pyrowolakis, 2000; Melchior, 2000; Yeh et al., 2000). So wird er entsprechende E1- und E2-Enzyme, wahlweise in Kombination mit mindestens einem E3-Enzym, einsetzen. Im Falle von SUMO kann als E1-Enzym das Aos1/Uba2-Heterodimer und als E2-Enzym das Ubc9-Protein eingesetzt wer­ den.The person skilled in the art knows the corresponding enzymes according to step (a) (ii) of the above known method known (see also Hershko and Ciechanover, 1998; Hoch strasser, 1998; Jentsch and Pyrowolakis, 2000; Melchior, 2000; Yeh et al., 2000). So it becomes corresponding E1 and E2 enzymes, optionally in combination with  use at least one E3 enzyme. In the case of SUMO it can be used as an E1 enzyme the Aos1 / Uba2 heterodimer and as the E2 enzyme the Ubc9 protein the.

Zweckmäßigerweise kann das Zielprotein, das Ubiquitin-verwandte Protein und/oder die Enzyme in Form eines gereinigten Proteins, entweder partiell oder bis zur Homogenität gereinigt, oder eines Zellextraktes eingesetzt werden, wobei ein Extrakt aus Säuger-, Insekten-, Hefe- und/oder Bakterienzellen bevorzugt ist.Conveniently, the target protein, the ubiquitin-related protein and / or the enzymes in the form of a purified protein, either partially or cleaned to homogeneity, or a cell extract can be used, whereby an extract from mammalian, insect, yeast and / or bacterial cells is preferred.

Bei dem mindestens einem zu testenden Zielprotein kann es sich auch um ein De­ rivat, wie vorangehend definiert, eines bekannten Zielproteins handeln, beispiels­ weise um bestimmte Mutanten. Wahlweise oder alternativ dazu kann auch ein entsprechend definiertes Derivat des Ubiquitin-verwandten Proteins und/oder der Enzyme verwendet werden. Sollte es gewünscht sein, die Identität des Zielpro­ teins zu verifizieren (beispielsweise wenn eine kombinatorische Bank aus mutan­ ten Zielproteinen gescreent wird, die mittels des sog. "DNA-shufflings" erhalten wurde) oder die Identität des Zielproteins zu ermitteln (z. B. bei dem Screening einer Expressionbank mit potentiellen Zielproteinen), kann dies mittels dem Fachmann bekannter molekularbiologischer, biochemischer und/oder biophysika­ lischer Verfahren wie vorstehend beschrieben geschehen.The at least one target protein to be tested can also be a De act privately, as defined above, of a known target protein, for example wise about certain mutants. Alternatively or alternatively, a appropriately defined derivative of the ubiquitin-related protein and / or Enzymes can be used. Should it be desired to identify the target pro verify teins (for example, if a combinatorial bank made of mutan th target proteins is screened, which are obtained by means of the so-called "DNA shuffling" was determined) or to determine the identity of the target protein (e.g. during the screening an expression bank with potential target proteins), this can be done using the Molecular biological, biochemical and / or biophysics known to those skilled in the art lical process as described above.

In einem weiteren Aspekt schlagen die Erfinder einen Kit zum Nachweis von Modifizierungen von Proteinen mit Ubiquitin-verwandten Proteinen vor, der die folgenden Bestandteile umfasst: (i) mindestens ein Zielprotein und/oder Derivat hiervon, das mit einem ersten Chromophor eines Donor-Akzeptor-Paares für FRET (Flurescence Resonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, und/oder eine hierfür kodierende Nukleinsäure; und (ii) mindestens ein Ubiquitin- verwandtes Protein und/oder Derivat hiervon, das mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares kovalent verknüpft ist, und/oder eine hierfür kodierende Nukleinsäure; sowie wahlweise (iii) Enzyme, die die Bildung einer Isopep­ tidbindung zwischen dem mindestens einem Zielprotein und dem mindestens ei­ nem Ubiquitin-verwandten Protein bewirken; und/oder mindestens eine hierfür kodierende Nukleinsäure; und/oder (iv) ATP und/oder ein ATP-Derivat. Vorteil­ hafte Ausführungsformen der genannten Bestandteile sind aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich.In another aspect, the inventors propose a kit for the detection of Modifications of proteins with ubiquitin-related proteins that the comprises the following components: (i) at least one target protein and / or derivative of these, the one with a first chromophore of a donor-acceptor pair for FRET (Flurescence Resonance Energy Transfer) is covalently linked, and / or a nucleic acid coding therefor; and (ii) at least one ubiquitin related protein and / or derivative thereof with a second chromophore of the donor-acceptor pair is covalently linked, and / or a coding for this  Nucleic acid; and optionally (iii) enzymes that inhibit the formation of an isopep binding between the at least one target protein and the at least one egg cause an ubiquitin-related protein; and / or at least one for this coding nucleic acid; and / or (iv) ATP and / or an ATP derivative. benefit adhesive embodiments of the constituents mentioned are from the foregoing Description visible.

In einem weiteren Aspekt wird ein Fusionsprotein bereitgestellt, das SUMO und ein fluoreszierende Protein, vorzugsweise YFP, umfasst, wobei insbesondere die Aminosäuren 1-91 von SUMO1, die Aminosäuren 1-91 von SUMO2 oder die Aminosäuren 1-93 von SUMO3 mit dem C-terminalen Ende von YFP fusioniert sind. Des weiteren wird auch ein Fusionsprotein vorgeschlagen, das RanGAP1 und ein fluoreszierendes Protein, vorzugsweise CFP, umfaßt, wobei beispielswei­ se die C-terminale Domäne von RanGAP1 mit dem N- oder C-terminalen Ende von CFP fusioniert sein kann. Für die genannten Fusionsproteine kodierende Nu­ kleinsäuren sind ebenfalls vorgesehen. Weiterhin wird eine Zelle bereitgestellt, insbesondere eine Säugerzelle außerhalb des menschlichen oder tierischen Kör­ pers oder eine Hefezelle, die eines oder beide der vorgenannte Fusionsproteine exprimiert.In another aspect, a fusion protein is provided that SUMO and comprises a fluorescent protein, preferably YFP, in particular the Amino acids 1-91 from SUMO1, amino acids 1-91 from SUMO2 or the Amino acids 1-93 of SUMO3 fused to the C-terminal end of YFP are. A fusion protein, RanGAP1, is also proposed and a fluorescent protein, preferably CFP, e.g. se the C-terminal domain of RanGAP1 with the N- or C-terminal end may be merged by CFP. Nu coding for the fusion proteins mentioned Small acids are also provided. A cell is also provided, especially a mammalian cell outside the human or animal body pers or a yeast cell that contains one or both of the aforementioned fusion proteins expressed.

In einem weiteren Aspekt wird ein Isopeptidase-Substrat bereitgestellt, das ein Zielprotein umfaßt, welches mit einem ersten Chromophor eines Donor-Akzeptor- Paares für FRET (Fluorescent Resonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, und ein Ubiquitin-verwandtes Protein, daß das Zielprotein modifiziert und mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares kovalent verknüpft ist, wobei das Zielprotein und das Ubiquitin-verwandte Protein über mindestens eine Isopeptidbindung verknüpft sind. Bei den letzteren beiden Proteinen kann es sich auch um Derivate im Sinne der vorangehenden Definition handeln. Insbesondere besteht die mindestens eine Isopeptidbindung zwischen mindestens einer ε- Aminogruppe eines Lysins des Zielproteins und der C-terminalen Carboxygruppe des Ubiquitin-verwandten Proteins. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Ubiquitin-verwandten Protein um SUMO, insbesondere SUMO1, SUMO2 oder SUMO3. Das Zielprotein für SUMO kann eines der nach­ folgenden Proteine, oder ein noch zu identifizierendes Protein sein: RanGAP1, RanBP2, PML, Sp100, IKBα, D. melanogaster Dorsal, p53, c-Jun, HIPK2, S. cere­ visiae Cdc3, S. cerevisiae Cdc11, S. cerevisiae Sep7/Shs1, hCMV IE1, hCMV IE2, D. melanogaster Tramtrack, Topoisomerase I, Glut1, Glut4 und Mdm2 (siehe Melchior, 2000, Tabelle I). In einer besonderen Ausführungsform ist das erste Chromophor ein erstes fluoreszierendes Protein und das zweite Chromophor ein zweites fluoreszierendes Protein, wobei vorzugsweise das erste Chromophor der FRET-Donor CFP ("Cyan Fluorescent Protein") und das zweite Chromophor der FRET-Akzeptor YFP ("Yellow Fluorescent Protein") ist. Insbesondere wird das Zielprotein und/oder Ubiquitin-verwandte Protein in Form eines Fusionproteins mit einem fluoreszierenden Protein, z. B. in Form von CFP-RanGAP1 und/oder YFP-SUMO verwendet.In another aspect, there is provided an isopeptidase substrate comprising a target protein covalently linked to a first chromophore of a donor-acceptor pair for fluorescent resonance energy transfer (FRET), and an ubiquitin-related protein that modifies the target protein and is covalently linked to a second chromophore of the donor-acceptor pair, the target protein and the ubiquitin-related protein being linked via at least one isopeptide bond. The latter two proteins can also be derivatives in the sense of the preceding definition. In particular, the at least one isopeptide bond exists between at least one ε-amino group of a lysine of the target protein and the C-terminal carboxy group of the ubiquitin-related protein. In a preferred embodiment, the ubiquitin-related protein is SUMO, in particular SUMO1, SUMO2 or SUMO3. The target protein for SUMO can be one of the following proteins, or a protein still to be identified: RanGAP1, RanBP2, PML, Sp100, I K B α , D. melanogaster Dorsal, p53, c-Jun, HIPK2, S. cere visiae Cdc3 , S. cerevisiae Cdc11, S. cerevisiae Sep7 / Shs1, hCMV IE1, hCMV IE2, D. melanogaster Tramtrack, Topoisomerase I, Glut1, Glut4 and Mdm2 (see Melchior, 2000, Table I). In a particular embodiment, the first chromophore is a first fluorescent protein and the second chromophore is a second fluorescent protein, the first chromophore preferably being the FRET donor CFP (“cyan fluorescent protein”) and the second chromophore being the FRET acceptor YFP (“yellow Fluorescent Protein "). In particular, the target protein and / or ubiquitin-related protein is in the form of a fusion protein with a fluorescent protein, e.g. B. in the form of CFP-RanGAP1 and / or YFP-SUMO.

In wiederum einem anderen Aspekt der Erfindung schlagen die Erfinder die Ver­ wendung eines Kits, eines Fusionsproteins, und/oder einer Zelle, wie jeweils vor­ stehend beschrieben, zur Analyse von Modifizierungen von Proteinen mit Ubi­ quitin-verwandten Proteinen, zum Bestimmen von Stoffen, die die Modifizierung eines Zielproteins mit Ubiquitin-verwandten Proteinen beeinflussen, zur Identifi­ zierung von Zielproteinen für die Modifizierung mit Ubiquitin-verwandten Pro­ teinen und/oder zur Diagnose, insbesondere zum Nachweis eines Defekts in der Modifizierung von Proteinen mit Ubiquitin-verwandten Proteinen, vor. Gleicher­ maßen wird die Verwendung des beschriebenen Isopeptidase-Substrats zur Analy­ se von Demodifizierungen von Proteinen mit Ubiquitin-verwandten Proteinen, zum Bestimmen von Stoffen, die die Demodifizierung eines Zielproteins mit Ubi­ quitin-verwandten Proteinen beeinflussen, und/oder zur Diagnose, insbesondere zum Nachweis eines Defekts in der Demodifizierung von Proteinen mit Ubiquitin- verwandten Proteinen, bereitgestellt. In yet another aspect of the invention, the inventors propose the ver using a kit, a fusion protein, and / or a cell, as before described above, for the analysis of modifications of proteins with Ubi quitin-related proteins, used to determine substances that modify of a target protein with ubiquitin-related proteins, for identification Decoration of target proteins for modification with ubiquitin-related pro stone and / or for diagnosis, in particular for the detection of a defect in the Modification of proteins with ubiquitin-related proteins. the same the use of the described isopeptidase substrate for analysis is measured demodification of proteins with ubiquitin-related proteins, to determine substances that demodify a target protein with Ubi affect quitin-related proteins, and / or for diagnosis, in particular for the detection of a defect in the demodification of proteins with ubiquitin related proteins.  

Abschließend werden Verfahren zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusam­ mensetzung bereitgestellt. Das erste Verfahren umfaßt in einer ersten Stufe die vorangehend beschriebenen Schritte zum Bestimmen von Stoffen, die (i) die Mo­ difizierung eines Zielproteins mit Ubiquitin-verwandten Proteinen beeinflussen, oder (ii) die Demodifizierung eines Proteins, das mit mindestens einem Ubiquitin- verwandten Protein verknüpft ist, beeinflussen, und in einer zweiten Stufe das Vermischen des getesteten und/oder identifizierten Stoffs mit einem dem Fach­ mann bekannten pharmazeutisch verträglichen Träger (siehe z. B. Sucker et al., 1991). Das zweite Verfahren umfaßt in einer ersten Stufe die vorangehend be­ schriebenen Schritte zur Identifizierung eines Zielproteins für Ubiquitin- verwandten Proteinen, und in einer zweiten Stufe das Vermischen des identifi­ zierten Zielproteins oder eines Derivats hiervon mit einem pharmazeutisch ver­ träglichen Träger. Die vorliegende Offenbarung stellt somit wirksame Verfahren zur Idenfizierung von Agenzien, Verbindungen oder sog. "lead compounds" für Arzneimittel bereit, die die Modifizierung bzw. Demodifizierung mit Ubiquitin- verwandten Proteinen direkt oder indirekt betreffen. Die identifizierten Stoffe und/oder Zielproteine können mittels automatisierter und kosteneffektiver HTS- Verfahren zum Screening von kombinatorischen Banken zum Bereitstellen von wirksamen Bestandteilen von Arzneimittel verwendet werden. Letztere werden dann mittels üblicher Verfahren auf ihre Aktivität und minimale Toxizität opti­ miert. Klinische Anwendungsgebiete schließen die Behandlung von viral beding­ ten Krankheiten, Neurodegenerativen Krankheiten, Tumoren, Entzündungen und Krankheiten des Immunsystems ein.Finally, processes for the production of a pharmaceutical composition provision provided. The first method comprises in a first stage steps described above for determining substances that (i) the Mo affect identification of a target protein with ubiquitin-related proteins, or (ii) demodifying a protein containing at least one ubiquitin related protein is linked, and in a second stage that Mix the tested and / or identified substance with a subject known pharmaceutically acceptable carriers (see e.g. Sucker et al., 1991). The second method comprises in a first stage the above steps to identify a target protein for ubiquitin related proteins, and in a second stage mixing the identifi decorated target protein or a derivative thereof with a pharmaceutically ver inert carrier. The present disclosure thus provides effective methods for identifying agents, compounds or so-called "lead compounds" for Drugs ready to modify or demodify with ubiquitin relate directly or indirectly to related proteins. The identified substances and / or target proteins can be automated and cost-effective HTS Method for screening combinatorial banks to provide effective components of medicinal products are used. The latter will be then opti for normal activity and minimal toxicity mized. Clinical areas of application include the treatment of viral conditions diseases, neurodegenerative diseases, tumors, inflammation and Immune system diseases.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen können entweder allein oder in Kombination mit anderen Ausführungsformen verwendet werden.The embodiments described above can either be used alone or in Can be used in combination with other embodiments.

Die folgenden Figuren und Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie darauf zu beschränken. Die darauf folgenden Ansprüche werden hiermit durch Bezugnahme in den Text dieser Beschreibung mitaufgenommen. The following figures and examples are intended to explain the invention in more detail without to limit them to that. The following claims are hereby incorporated by Reference is incorporated into the text of this description.  

Beschreibung der FigurenDescription of the figures

Fig. 1 zeigt das Prinzip und die Anwendungsmöglichkeiten der Testverfahren zur Bestimmung von posttranslationalen Modifizierungen bzw. Demodi­ fizierungen mit Ubiquitin-verwandten Proteinen.
Ubiquitin-verwandte Proteine werden in Enzym-vermittelten Reaktionen an eine Vielzahl von zellulären Proteinen kovalent angeheftet. Dabei wird mindestens eine Isopeptidbindung zwischen dem Ubiquitin- verwandten Protein und dem Zielprotein ausgebildet. Isopeptidasen kön­ nen diese Bindung wieder spalten. Unter Ausnutzung von "Fluorescence Resonance Energy Transfer" (FRET) kann sowohl die Verknüpfung (Modifizierung) als auch die Spaltung (Demodifizierung) in Lösung ki­ netisch verfolgt werden. Diese Testverfahren eignen sich prinzipiell für die Analyse alle bekannten Paare von Zielprotein und Ubiquitin- verwandten Proteinen, und können beispielsweise angewandt werden für:
1. Die Identifizierung von modifizierten und demodifizierten Enzymen, sowie anderer Faktoren, die diese Modifikation/Demodifizierung beein­ flussen (Bindungspartner, Kinasen, Phosphatasen, etc). 2. Die Identifizie­ rung von pharmazeutisch relevanten Substanzen, die die Modifizierung/­ Demodifizierung spezifischer Zielproteine inhibieren oder aktivieren. 3. Die Identifizierung und Analyse von Mutanten der Zielproteine, Ubiqui­ tin-verwandte Proteine und der erforderlichen Enzyme. 4. Die Identifizie­ rung von neuen Zielproteinen für ein bekanntes Ubiquitin-verwandtes Protein. 5. Die Diagnostik.
Fig. 1 shows the principle and the possible uses of the test method for the determination of post-translational modifications or demodifications with ubiquitin-related proteins.
Ubiquitin-related proteins are covalently attached to a variety of cellular proteins in enzyme-mediated reactions. At least one isopeptide bond is formed between the ubiquitin-related protein and the target protein. Isopeptidases can break this bond again. Using "Fluorescence Resonance Energy Transfer" (FRET), both the linkage (modification) and the cleavage (demodification) can be followed kinetically in solution. These test methods are suitable in principle for the analysis of all known pairs of target protein and ubiquitin-related proteins, and can be used for example for:
1. The identification of modified and demodified enzymes, as well as other factors that influence this modification / demodification (binding partners, kinases, phosphatases, etc.). 2. The identification of pharmaceutically relevant substances that inhibit or activate the modification / demodification of specific target proteins. 3. The identification and analysis of mutants of the target proteins, ubiquitin-related proteins and the required enzymes. 4. The identification of new target proteins for a known ubiquitin-related protein. 5. Diagnostics.

Fig. 2 zeigt die Rekonstitution der SUMO1-Modifizierung mit fluoreszierenden Fusionsproteinen und rekombinanten Enzymen.
Standard: das E1-Enzym-Heterodimer His-Aos1/Uba2, das E2-Enzym Ubc9, CFP-RanGAP (Aminosäuren (As.) 400-589), und YFP-SUMO1 (As. 1-97) wurden in Anwesenheit von ATP 30 min bei 30°C inkubiert, anschließend mit Probenauftragspuffer versetzt, mittels SDS-PAGE auf­ getrennt und durch Immunblot-Anfärbung mit anti-RanGAP1- Antikörpern (oberer Teil von Fig. 1), oder mit anti-GFP-Antikörpern (unterer Teil) analysiert.
ATP: wie Standard, aber ohne ATP.
SUMO: wie Standard, aber mit Überschuss an nichtfluoreszierendem SUMO1.
- Ubc9: wie Standard, aber ohne Ubc9-Zugabe.
- E1: wie Standard, aber ohne Zugabe von Aos1/Uba2.
** zeigt die Isopeptidbindung an.
Fig. 2 shows the reconstitution of the SUMO1 modifier with fluorescent fusion proteins and recombinant enzymes.
Standard: the E1 enzyme heterodimer His-Aos1 / Uba2, the E2 enzyme Ubc9, CFP-RanGAP (amino acids (As.) 400-589), and YFP-SUMO1 (As. 1-97) were in the presence of ATP Incubated for 30 min at 30 ° C., then mixed with sample application buffer, separated by SDS-PAGE and by immunoblotting with anti-RanGAP1 antibodies (upper part of FIG. 1) or with anti-GFP antibodies (lower part) analyzed.
ATP: like standard, but without ATP.
SUMO: like standard, but with an excess of non-fluorescent SUMO1.
- Ubc9: like standard, but without adding Ubc9.
- E1: as standard, but without adding Aos1 / Uba2.
** indicates isopeptide binding.

Fig. 3 zeigt den Nachweis der SUMO1-Modifizierung von fluoreszierenden Fusionsproteinen durch FRET.
Das E1-Enzym-Heterodimer His-Aos1/Uba2, das E2-Enzym Ubc9, CFP- RanGAP (As. 400-589), und YFP-SUMO1 (As. 1-97) wurden in Mikro­ titerplatten gemischt (Reaktionsvolumen 25 µl) und die Modifizierungs­ reaktion durch Zugabe von 1 mM ATP gestartet. Die Proben wurden bei 430 nm angeregt, und die Emission wurde bei 485 nm und 527 nm in Abhängigkeit von der Zeit gemessen. Es sind die Primärdaten, d. h. Emis­ sionen bei 485 und 527 nm (Fig. 3A), und die prozessierten Daten, d. h. der Quotient der Emissionen bei 527 nm und 485 nm (Fig. 3B), gezeigt.
Fig. 3 shows the detection of SUMO1 modification of fluorescent fusion proteins by FRET.
The E1 enzyme heterodimer His-Aos1 / Uba2, the E2 enzyme Ubc9, CFP-RanGAP (As. 400-589), and YFP-SUMO1 (As. 1-97) were mixed in microtiter plates (reaction volume 25 µl) and the modification reaction started by adding 1 mM ATP. The samples were excited at 430 nm and the emission was measured at 485 nm and 527 nm over time. The primary data, ie emissions at 485 and 527 nm ( FIG. 3A), and the processed data, ie the quotient of the emissions at 527 nm and 485 nm ( FIG. 3B), are shown.

Fig. 4 zeigt die Analyse von Inhibitoren der Modifizierung im FRET- Testsystem.
His-Aos1/Uba2, Ubc9, CFP-RanGAP (As. 400-589), und YFP-SUMO1 (As. 1-97) wurden in Mikrotiterplatten gemischt (Reaktionsvolumen 25 µl). Zu den Proben in Fig. 4A wurden darüber hinaus ansteigende Men­ gen an nichtfluoreszierendem RanGAP1 als Kompetitor gegeben; zu Proben in Fig. 4B wurden ansteigende Mengen an Gst-RanBP2 (As. 7634-8806) gegeben, welches an das Enzym Ubc9 bindet und dieses da­ durch inhibiert. Durch Zugabe von 1 mM ATP wurden die Modifizie­ rungsreaktionen gestartet. Die Proben wurden bei 430 nm angeregt, und die Emission wurde bei 485 nm und 527 nm in Abhängigkeit von der Zeit gemessen. Die Zugabe des Kompetitors (s. Fig. 4A) ändert die Rate und maximale Höhe des entstehenden Signals. Die Zugabe des nicht­ kompetitiven Inhibitors (s. Fig. 4B) ändert die Rate, aber nicht die maxi­ male Höhe des entstehenden Signals.
Fig. 4 shows the analysis of inhibitors of the modification in the FRET assay system.
His-Aos1 / Uba2, Ubc9, CFP-RanGAP (As. 400-589), and YFP-SUMO1 (As. 1-97) were mixed in microtiter plates (reaction volume 25 µl). In addition, increasing amounts of non-fluorescent RanGAP1 as competitor were added to the samples in FIG. 4A; increasing amounts of Gst-RanBP2 (As. 7634-8806), which binds to the enzyme Ubc9 and thereby inhibits it, were added to samples in FIG. 4B. The modification reactions were started by adding 1 mM ATP. The samples were excited at 430 nm and the emission was measured at 485 nm and 527 nm over time. The addition of the competitor (see FIG. 4A) changes the rate and maximum level of the resulting signal. The addition of the non-competitive inhibitor (see FIG. 4B) changes the rate, but not the maximum level of the resulting signal.

Fig. 5 zeigt die Analyse der Isopeptidase-Aktivität im FRET-Testsystem.
Jeweils 25 µl Isopeptidase-Substrat, bestehend aus dem Konjugat von CFP-RanGAP (As. 400-589) und YFP-SUMO1 (As. 1-97), wurden mit rekombinanter Isopeptidase (Gst-Ulp1) bei 37°C inkubiert. Die Proben wurden bei 430 nm angeregt, und die Emission wurde bei 485 nm und 527 nm in Abhängigkeit von der Zeit gemessen. Die Spaltung der Isopeptidbindung führt zu einer Abnahme des FRET-Signals.
Figure 5 shows the analysis of isopeptidase activity in the FRET test system.
25 µl each of isopeptidase substrate, consisting of the conjugate of CFP-RanGAP (As. 400-589) and YFP-SUMO1 (As. 1-97), were incubated with recombinant isopeptidase (Gst-Ulp1) at 37 ° C. The samples were excited at 430 nm and the emission was measured at 485 nm and 527 nm over time. Cleavage of the isopeptide bond leads to a decrease in the FRET signal.

BeispieleExamples 1. Herstellung von rekombinantem YFP-SUMO1, CFP-RanGAP, SUMO1- Aktivierendem Enzym Aos1/Uba2, SUMO1-konjugierendem Enzym Ubc9 und der Isopeptidase Ulp11. Production of recombinant YFP-SUMO1, CFP-RanGAP, SUMO1- Activating enzyme Aos1 / Uba2, SUMO1-conjugating enzyme Ubc9 and the isopeptidase Ulp1

Die C-terminale 20 kDa Domaine des SUMO1-Target Protein RanGAP1 (Maus, As. 400-589; GenBank: U08111; Mahajan et al., 1997) wurde in den Vektor pE- CFP (Clontech) kloniert, als Cyan Fluoreszent Protein (CFP)-Fusionsprotein in E. coli exprimiert und über DEAE-Sepharose und Gelitration partiell aufgereinigt.The C-terminal 20 kDa domain of the SUMO1 target protein RanGAP1 (mouse, As. 400-589; GenBank: U08111; Mahajan et al., 1997) was transformed into the vector pE- CFP (Clontech) cloned as a cyan fluorescent protein (CFP) fusion protein in E. coli expressed and partially purified via DEAE-Sepharose and gelation.

SUMO1 (human, As. 1-97; GenBank: U67122; Mahajan et al., 1997) wurde in den Vektor pE-YFP (Clontech) kloniert, als Yellow Fluoreszent Protein (YFP) Fusi­ onsprotein in E.coil exprimiert und daraus über DEAE Sepharose und Gelfiltrati­ on partiell gereinigt.SUMO1 (human, As. 1-97; GenBank: U67122; Mahajan et al., 1997) was published in the Vector pE-YFP (Clontech) cloned as Yellow Fluorescent Protein (YFP) Fusi Onsprotein expressed in E.coil and from it via DEAE Sepharose and Gelfiltrati partially cleaned.

Die kodierende Region von Ubc9 (Maus; GenBank: U94402) wurde in die NdeI- und BamHI-Schnittstellen des Vektor pET23a (Novagen, Madison, USA) klo­ niert, in E.coli exprimiert und über S-Sepharose und Gelitration gereinigt.The coding region of Ubc9 (mouse; GenBank: U94402) was translated into the NdeI and BamHI interfaces of the vector pET23a (Novagen, Madison, USA) klo niert, expressed in E. coli and purified via S-Sepharose and gelation.

Das E1 Heterodimer Aos1/Uba2 (humanes Uba2, GenBank: AF090384; humanes Aos1, GenBank: NM_005500) wurde durch simultane Expression beider Unter­ einheiten in E. coli von den Plasmiden pET11d (Uba2) und pET28a (Aos1) (Plasmide von Novagen, Madison, USA) erhalten. Dabei wurde Aosl mit einem N-terminalen His6-Tag exprimiert. Reinigung erfolgte zunächst über Binden an - und Elution von Proßond™ Resin (Invitrogen, Groningen, Niederlande), dann über Gelfiltration und anschließend Chromatographie über Q-Sepharose.The E1 heterodimer Aos1 / Uba2 (human Uba2, GenBank: AF090384; human Aos1, GenBank: NM_005500) was obtained by simultaneous expression of both sub units in E. coli from the plasmids pET11d (Uba2) and pET28a (Aos1) (Plasmids from Novagen, Madison, USA) obtained. Aosl was with one N-terminal His6 tag expressed. Cleaning was initially carried out using bandages - and elution of Proßond ™ Resin (Invitrogen, Groningen, The Netherlands), then via gel filtration and then chromatography over Q-Sepharose.

Ulp1 wurde als Gst-Fusionsprotein in E.coli exprimiert und über Glutathion- Sepharose und Gelfiltration gereinigt. Das Expressionsplasmid (Li und Hoch­ strasser. 1999) wurde von Dr. Mark Hochstrasser, Yale, USA zur Verfügung ge­ stellt. Ulp1 was expressed as a Gst fusion protein in E. coli and expressed via glutathione Sepharose and gel filtration cleaned. The expression plasmid (Li and Hoch strasser. 1999) was developed by Dr. Mark Hochstrasser, Yale, USA provides.  

2. in vitro-Modifizierungsreaktion2. in vitro modification reaction

Die unter 1. beschriebenen rekombinanten Proteine Aos1/Uba2, Ubc9, YFP- SUMO1 und CFP-RanGAP wurden in 386-Well-Mirotiterplatten zusammengege­ ben, zum Reaktionsstart mit ATP versetzt, und in dem Fluoreszenz-Meßgerät Flu­ oroskan Ascent FL der Firma Labsystems GmbH (Frankfurt, Deutschland) bei 38°C für bis zu 120 Minuten alle 30 oder 60 Sekunden vermessen. Dabei wurde Licht der Wellenlänge 430 nm (optimale Anregungswellenlänge für CFP) einge­ strahlt und die Fluoreszenz bei den Wellenlängen 485 nm (Maximum der Emissi­ on von CFP) und 527 nm (Maximum der Emission von YFP) gemessen. Alterna­ tiv dazu wurden die Proben für 30 min inkubiert, in SDS-PAGE- Probenauftragspuffer aufgenommen, und durch Westerblot-Analyse mit anti- RanGAP1 (Mahajan et al., 1997) oder anti-GFP-Antikörpern (erhältlich von Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, USA) analysiert.The recombinant proteins Aos1 / Uba2, Ubc9, YFP- described under 1. SUMO1 and CFP-RanGAP were combined in 386-well Mirotiter plates ben, mixed with ATP at the start of the reaction, and in the fluorescence measuring device Flu oroskan Ascent FL from Labsystems GmbH (Frankfurt, Germany) Measure 38 ° C every 30 or 60 seconds for up to 120 minutes. It was Light of the wavelength 430 nm (optimal excitation wavelength for CFP) turned on emits and the fluorescence at the wavelengths 485 nm (maximum of the emissi on of CFP) and 527 nm (maximum of the emission of YFP) measured. Alterna In addition, the samples were incubated for 30 min in SDS-PAGE Sample application buffer recorded and by Westerblot analysis with anti RanGAP1 (Mahajan et al., 1997) or anti-GFP antibodies (available from Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, USA).

3. in vitro-Demodifizierungsreaktion (Isopeptidase-Test)3. in vitro demodification reaction (isopeptidase test)

Isopeptidase-Substrat, bestehend aus dem Konjugat von CFP-RanGAP (As. 400-589) und YFP-SUMO1 (oder YFP-SUMO2), wurde erzeugt, indem zunächst die unter 1. beschriebenen rekombinanten Proteine Aos1/Uba2, Ubc9, YFP-SUMO1 (oder YFP-SUMO2) und CFP-RanGAP in Anwesenheit von 1 mM ATP bei 30°C für 30 min inkubiert wurden, und der Reaktionsmix nach erfolgter Verknüpfung von YFP-SUMO und CFP-RanGAP über Gelfiltration von verbleibendem ATP befreit wurde. [Angesichts dieser Offenbarung ist der Fachmann in der Lage, auf entsprechende Weise andere Isopeptidase-Substrate aus den geeigneten Bestand­ teilen herzustellen.]Isopeptidase substrate consisting of the conjugate of CFP-RanGAP (As. 400-589) and YFP-SUMO1 (or YFP-SUMO2), was created by first creating the Recombinant proteins Aos1 / Uba2, Ubc9, YFP-SUMO1 described under 1 (or YFP-SUMO2) and CFP-RanGAP in the presence of 1 mM ATP at 30 ° C were incubated for 30 min, and the reaction mix after linking of YFP-SUMO and CFP-RanGAP via gel filtration of remaining ATP was liberated. [Given this disclosure, those skilled in the art will be able to accordingly other isopeptidase substrates from the appropriate inventory manufacture parts.]

Jeweils 25 µl dieses Isopeptidase-Substrates wurden in 386-Well- Mikrotiterplatten mit ansteigenden Konzentrationen der Isopeptidase Ulp1 ver­ setzt, und im Fluoreszenz-Meßgerät Fluoroskan Ascent FL der Firma Labsystems (Firma, Ort, Staat) bei 37°C für bis zu 120 Minuten alle 60 Sekunden vermessen. Dabei wurde Licht der Wellenlänge 430 nm (optimale Anregungswellenlänge für CFP) eingestrahlt und die Fluoreszenz bei den Wellenlängen 485 nm (Maximum der Emission von CFP) und 527 nm (Maximum der Emission von YFP) gemes­ sen. Alternativ dazu wurden die Proben für 30 min inkubiert, in SDS-PAGE- Probenauftragspuffer inkubiert, und durch Westerblot-Analyse mit anti-RanGAP1 (Mahajan et al., 1997) oder anti-GFP-Antikörpern (erhältlich von Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, USA) analysiert.25 µl of this isopeptidase substrate were each in 386-well Microtiter plates with increasing concentrations of the isopeptidase Ulp1 ver sets, and in the fluorescence measuring device Fluoroskan Ascent FL from Labsystems  (Company, location, state) at 37 ° C for up to 120 minutes every 60 seconds. Light with a wavelength of 430 nm (optimal excitation wavelength for CFP) and the fluorescence at the wavelengths 485 nm (maximum the emission of CFP) and 527 nm (maximum of the emission of YFP) measured sen. Alternatively, the samples were incubated for 30 min, in SDS-PAGE Sample application buffer incubated, and by Westerblot analysis with anti-RanGAP1 (Mahajan et al., 1997) or anti-GFP antibodies (available from Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, USA).

4. Quantitativer Nachweis der Modifizierung/Demodizierung eines Ubigui­ tin-verwandten Proteins und des Einflusses von Inhibitoren auf diese Re­ aktion4. Quantitative evidence of modification / demodification of an Ubigui tin-related protein and the influence of inhibitors on this Re action

Die generelle Anfwendbarkeit des auf FRET basierenden Testverfahrens wird nachfolgend anhand eines spezifischen Paares von "Zielprotein" und "Ubiquitin- verwandtem Protein" demonstriert.The general applicability of the FRET-based test procedure will hereinafter based on a specific pair of "target protein" and "ubiquitin" related protein ".

RanGAP1, ein am Transport von Proteinen in den Zellkern beteiligtes Protein, wird kovalent mit dem Ubiquitin-verwandten Protein SUMO1 verknüpft (Mahajan et al., 1997; Mahajan et al., 1998). Diese Modifizierung ändert die cytoplasmatische Lokalisation des unmodifiziereten RanGAP1, indem sie eine stabile Assoziation des RanGAP1 mit dem Kernporenkomplex-Protein RanBP2 ermöglicht. Die Modifizierung von RanGAP1 mit SUMO1 kann in vitro­ rekonstituiert werden, indem als Enzymquelle entweder Extrakte von Säugerzel­ len oder gereinigte (rekombinante) Enzyme verwendet werden und die Modifizie­ rungsreaktion wie in Beispiel 2 gezeigt, gestartet und gemessen wird. Wie durch Westernblot Analyse demonstriert (Fig. 2), wurde das CFP-RanGAP- Fusionsprotein quantitativ mit dem YFP-SUMO1-Fusionsprotein verknüpft. Da­ bei war diese Reaktion abhängig von Energie (hier wurde ATP verwendet), von Ubc9, und von dem Heterodimer Aos1/Uba2. Die Zugabe eines Überschusses an unfusioniertem SUMO (As. 1-97) verhindert durch Kompetition die Verknüpfung mit YFP-SUMO1.RanGAP1, a protein involved in the transport of proteins into the cell nucleus, is covalently linked to the ubiquitin-related protein SUMO1 (Mahajan et al., 1997; Mahajan et al., 1998). This modification changes the cytoplasmic localization of the unmodified RanGAP1 by allowing a stable association of the RanGAP1 with the nuclear pore complex protein RanBP2. The modification of RanGAP1 with SUMO1 can be reconstituted in vitro by using either extracts from mammalian cells or purified (recombinant) enzymes as the enzyme source and by starting and measuring the modification reaction as shown in Example 2. As demonstrated by Western blot analysis ( Fig. 2), the CFP-RanGAP fusion protein was quantitatively linked to the YFP-SUMO1 fusion protein. This reaction was dependent on energy (here ATP was used), on Ubc9, and on the heterodimer Aos1 / Uba2. The addition of an excess of unfused SUMO (As. 1-97) prevents the linkage with YFP-SUMO1 by competition.

Das Auftreten von FRET ist gekennzeichnet durch Verlust von Akzeptor- Fluoreszenz bei gleichzeitigem Anstieg der Donor-Fluoreszenz, wie nach Zu­ sammengeben aller in Beispiel 1 beschriebenen Komponenten und ATP beob­ achtet werden kann, während bei Abwesenheit von ATP FRET nicht auftritt. Fig. 3A zeigt die tatsächlich gemessenen Daten, und Fig. 3B den Quotienten der Emis­ sionen bei 527 nm und 485 nm. Ein Anstieg des Quotienten korrelierte unter allen getesteten Umständen strikt mit dem Auftreten der Konjugation, und ist daher abhängig von der Anwesenheit und Konzentration der geeigneten Enzyme (ent­ weder rekombinant oder in Form von Zellextrakten), und von Energie (in Form von ATP oder anderen verwendbaren Nukleotiden).The occurrence of FRET is characterized by a loss of acceptor fluorescence with a simultaneous increase in donor fluorescence, as can be observed after combining all of the components described in Example 1 and ATP, while in the absence of ATP FRET does not occur. FIG. 3A shows the data actually measured, and FIG. 3B shows the quotient of the emissions at 527 nm and 485 nm. An increase in the quotient correlated strictly with the occurrence of the conjugation under all the circumstances tested, and is therefore dependent on the presence and concentration the appropriate enzymes (either recombinant or in the form of cell extracts), and energy (in the form of ATP or other usable nucleotides).

Ein FRET-Signal konnte beispielsweise verhindert werden durch einen Inhibitor der Enzyme (z. B. N-Ethylmaleimid) oder nichtfluoreszierende Kompetitoren (z. B. rekombinantes RanGAP1 oder SUMO1). Ein bereits entstandenes FRET-Signal konnte zerstört werden, wenn nach Entfernen von ATP durch die Hexokinase und Glukose Zellextrakte mit Isopeptidase-Aktivität zugegeben wurden. Fig. 4 zeigt exemplarisch die Signalveränderungen in Abhängigkeit eines kompetitiven Inhi­ bitors (RanGAP1; Fig. 4A) und eines nichtkompetitiven Inhibitors (Gst-RanBP2, Fig. 4B; dieses Protein bindet sehr stabil an Ubc9 und entzieht es dadurch der Re­ aktion).A FRET signal could be prevented, for example, by an enzyme inhibitor (e.g. N-ethylmaleimide) or non-fluorescent competitors (e.g. recombinant RanGAP1 or SUMO1). An already generated FRET signal could be destroyed if cell extracts with isopeptidase activity were added after ATP had been removed by the hexokinase and glucose. Fig. 4 shows an example of the signal changes as a function of a competitive inhibitor (RanGAP1; Fig. 4A) and a non-competitive inhibitor (Gst-RanBP2, Fig. 4B; this protein binds very stably to Ubc9 and thereby removes it from the reaction).

Darüberhinaus konnten mit diesem Verfahren Mutanten von SUMO1 und Ran- GAP1 auf ihre Fähigkeit zur Konjugation untersucht werden, indem die Mutanten als nichtfluoreszierende Kompetitoren zugegeben wurden. Konjugationsfähige Mutanten reduzierten/oder verhinderten FRET, während bestimmte Mutanten, die nicht zur Konjugation fähig sind, FRET nicht beeinflußten. In addition, mutants of SUMO1 and Ran GAP1 will be examined for its conjugation ability by the mutants were added as non-fluorescent competitors. Konjugationsfähige Mutants reduced / or prevented FRET, while certain mutants that are unable to conjugate, did not affect FRET.  

Die umgekehrte Reaktion, das heißt die Spaltung der Isopeptidbindung durch Isopeptidasen, führt zur Abnahme des FRET Signals. Fig. 5 zeigt beispielhaft die Demodifizierung durch die Hefe-Isopeptidase Ulp1. Weiterhin konnte die Isopep­ tidaseaktivität in Gesamtextrakten und in Zellfraktionen von HeLA Zellen mit dem FRET-Verfahren quantitativ bestimmt werden (Daten nicht gezeigt).The reverse reaction, i.e. the cleavage of the isopeptide bond by isopeptidases, leads to a decrease in the FRET signal. Fig. 5 shows an example of the Demodifizierung by the yeast Ulp1 isopeptidase. Furthermore, the isopeptide activity in total extracts and in cell fractions of HeLA cells could be determined quantitatively using the FRET method (data not shown).

Zusammengenommen demonstrieren diese Daten die Eignung der FRET- Testverfahren für die kinetische Analyse der Modifizierung und/oder der Demodi­ fizierung von RanGAP1 mit SUMO1 und SUMO2. Prinzipiell lassen sich daher für jedes Paar von Zielprotein und Ubiquitin-verwandtem Protein solche Testver­ fahren aufbauen. Dabei sollte darauf geachtet werden, durch die geeignete Wahl von Chromophoren, der verwendeten Proteindomainen und der Verknüpfung mit dem Chromophor die Donor- und Akzeptor-Chromophore nach kovalenter Ver­ knüpfung in ausreichende Nähe für FRET zu bringen. Angesichts der vorliegen­ den Offenbarung wird der Fachmann die geeigneten Materialien und Verfahren leicht erkennen.Taken together, these data demonstrate the suitability of FRET Test procedure for the kinetic analysis of the modification and / or the demodi Creation of RanGAP1 with SUMO1 and SUMO2. In principle, therefore for each pair of target protein and ubiquitin-related protein, such test ver build up driving. Care should be taken here by making the appropriate choice of chromophores, the protein domains used and the link to the chromophore the donor and acceptor chromophores according to covalent ver to bring knotting close enough for FRET. Given the present The disclosure will provide those skilled in the art with suitable materials and methods easily recognize.

5. Bestimmen von Proteinen, die die Modifizierung eines bekannten Ziel­ proteins beeinflussen5. Determine proteins that modify a known target affect proteins

Die oben demonstrierten in vitro Testverfahren, aber im Prinzip auch Verfahren in vivo können zur systematischen Identifizierung von Proteinen benutzt werden, die die Modifizierung eines definierten Ubiquitin-verwandten Proteins mit einem de­ finierten Zielprotein inhibieren oder aktivieren. Dazu gehören neben putativen E3- Ligasen und Isopeptidasen auch Kinasen, Phosphatasen und andere Bindungs­ partner. The above demonstrated in vitro test procedures, but in principle also procedures in vivo can be used for the systematic identification of proteins that the modification of a defined ubiquitin-related protein with a de Inhibit or activate the defined target protein. In addition to putative E3- Ligases and isopeptidases also kinases, phosphatases and other binding partner.  

In vitro-Verfahren: Dies kann zum Beispiel so erfolgen, daß alle für die in vitro- Modifizierung bereitzustellenden Bestandteile einschließlich des Akzeptor- markierten Ubiquitin-verwandten Proteins und des entsprechenden Donor- markiertem Zielproteins in Mikrotiterplatten vorgelegt werden, und unbekannte rekombinante Proteine, z. B. gewonnen aus Expressionsbanken in "High Throughput Screening"(HTS)-Verfahren (z. B. bei Verwendung von N-terminalen His-tags an den Fusionsproteinen), oder Zellextraktfraktionen bzw. gereinigte Proteine dazugegeben werden. Änderungen in der Reaktionskinetik deuten auf einen Einfluß des unbekannten Proteins auf die Modifizierung hin.In vitro method: This can be done, for example, so that all for the in vitro Modification components to be provided including the acceptor labeled ubiquitin-related protein and the corresponding donor labeled target protein are presented in microtiter plates, and unknown recombinant proteins, e.g. B. obtained from expression banks in "High Throughput Screening "(HTS) procedure (e.g. when using N-terminal His tags on the fusion proteins), or cell extract fractions or purified Proteins are added. Changes in the reaction kinetics indicate an influence of the unknown protein on the modification.

In vivo-Verfahren: Die Identifierung derartige Proteine in vivo kann beispielswei­ se darüber erfolgen, daß eine Zelllinie, die das Akzeptor-markierte Ubiquitin- verwandte Protein und das Donor-markierte Zielprotein simultan stabil oder tran­ sient exprimiert, mit cDNAs transfiziert wird, die zur Expression unbekannter Proteine führen. Die Abnahme oder Verstärkung des (steady state) FRET-Signals deuten auf einen Einfluß des zu testenden Proteins auf die Modifizierung hin.In vivo method: The identification of such proteins in vivo can, for example that a cell line that contains the acceptor-labeled ubiquitin related protein and the donor-labeled target protein simultaneously stable or transparent sient is expressed, transfected with cDNAs, which are used to express unknown Lead proteins. The decrease or amplification of the (steady state) FRET signal indicate an influence of the protein to be tested on the modification.

6. Identifizierung von niedermolekularen Substanzen, die die Modifizierung eines bekannten Zielproteins beeinflussen6. Identification of low molecular weight substances that modify of a known target protein

Die in Beispiel 5 beschriebenen in vivo- und in vitro-Testverfahren können glei­ chermaßen zur systematischen Identifizierung von Substanzen benutzt werden, die die Modifizierung eines definierten Ubiquitin-verwandten Proteins mit einem definierten Zielprotein inhibieren oder aktivieren.The in vivo and in vitro test methods described in Example 5 can be the same are used for the systematic identification of substances, which is the modification of a defined ubiquitin-related protein with a inhibit or activate the defined target protein.

In vitro-Verfahren: Dies kann beispielsweise derart erfolgen, daß alle für die in vitro-Modifizierung bereitzustellenden Bestandteile einschließlich des Akzeptor- markierten Ubiquitin-verwandten Proteins und des entsprechenden Donor-markierten Zielproteins in Mikrotiterplatten vorgelegt werden, und unbekannte Substanzen, z. B. aus einer sog. kombinatorischen "Small Molecule Library", im HTS-Verfahren für einen Effekt auf die Reaktionskinetik getestet werden.In vitro method: This can be done, for example, in such a way that all for the in components to be provided in vitro modification, including the acceptor labeled ubiquitin-related protein and the corresponding donor-labeled  Target protein are presented in microtiter plates, and unknown Substances, e.g. B. from a so-called combinatorial "Small Molecule Library", in HTS methods to be tested for an effect on reaction kinetics.

In vivo-Verfahren: Die Identifizierung derartiger Substanzen in vivo kann z. B. darüber erfolgen, daß eine Zelllinie, die das Akzeptor-markierte Ubiquitin- verwandte Protein und das Donor-markierte Zielprotein simultan stabil oder tran­ sient exprimiert, mit diesen Substanzen inkubiert wird. Die Abnahme oder Ver­ stärkung des FRET-Signals deutet auf einen Einfluß der zu testenden Substanz auf die Modifizierung hin.In vivo method: The identification of such substances in vivo can e.g. B. that a cell line that contains the acceptor-labeled ubiquitin related protein and the donor-labeled target protein simultaneously stable or transparent sient expressed, is incubated with these substances. The acceptance or Ver Strengthening of the FRET signal indicates an influence of the substance to be tested the modification.

7. Analyse und/oder Identifizierung von Mutanten7. Analysis and / or identification of mutants

Die vorstehend beschriebenen in vivo- und in vitro-Testverfahren können glei­ chermaßen zur Analyse und/oder Identifizierung von Mutanten von bekannten Ubiquitin-verwandten Proteinen, bekannten Zielproteinen, und/oder den modifi­ zierenden/demodifizierenden Enzymen verwendet werden.The above-described in vivo and in vitro test methods can be the same for the analysis and / or identification of mutants of known Ubiquitin-related proteins, known target proteins, and / or the modifi ornamental / demodifying enzymes can be used.

8. Verwendung der Testverfahren in der Diagnostik8. Use of test methods in diagnostics

Varianten der oben beschriebenen Testverfahren können in der Diagnostik ver­ wendet werden. Dies ist z. B. dann wünschenswert, wenn Defekte in der Modifi­ zierung eines bestimmten (Ziel-) Proteins zu bestimmten Krankheitsbildern bei­ tragen bzw. mit bestimmten Krankheiten und/oder Störungen assoziiert sind. Bei­ spielsweise kann die Fähigkeit verschiedener Zellextrakte (z. B. hergestellt aus Gewebe oder aus Zellkulturen) zur Modifizierung eines bestimmten Zielproteins quantitativ ermittelt werden, indem das entsprechende Paar von FRET-Donor- und FRET-Akzeptor-markierten Proteinen mit definierten Mengen eines zu testenden Extraktes inkubiert und das Auftreten des FRET-Signals zeitabhängig ermittelt wird.Variants of the test methods described above can ver be applied. This is e.g. B. then desirable if defects in the Modifi a certain (target) protein for certain clinical pictures wear or are associated with certain diseases and / or disorders. at for example, the ability of different cell extracts (e.g. made from Tissue or from cell cultures) to modify a specific target protein can be quantified by the corresponding pair of FRET donor and FRET acceptor-labeled proteins with defined amounts of one to be tested  Incubated extract and the occurrence of the FRET signal time-dependent is determined.

9. Identifizierung von Zielproteinen für die Modifizierung mit Ubiquitin- verwandten Proteinen9. Identification of target proteins for modification with ubiquitin related proteins

Die hierin beschriebenen in vivo- und in vitro-Testverfahren können zur systema­ tischen Identifizierung von neuen Zielproteinen für die Modifizierung von Ubi­ quitin-verwandten Proteinen verwendet werden, indem statt eines bekannten Ziel­ protein zu testende unbekannte und/oder unidentifizierte Donor-Chromophor- markierte Proteine, z. B. aus einer Expressionsbank oder einer kombinatorischen Bank, in Kombination mit dem Akzeptor-Chromophor-markierten Ubiquitin- verwandten Protein eingesetzt werden.The in vivo and in vitro test methods described herein can be used for systema tical identification of new target proteins for the modification of Ubi Quitin-related proteins can be used instead of a known target unknown and / or unidentified donor chromophore proteins to be tested labeled proteins, e.g. B. from an expression bank or a combinatorial Bank, in combination with the acceptor chromophore-labeled ubiquitin related protein can be used.

Identifizierung mittels in vitro-Verfahren: Dies kann z. B. erfolgen, daß alle für die in vitro-Modifizierung bereitzustellenden Bestandteile einschließlich eines YFP­ markierten Ubiquitin-verwandten Proteins in Mikrotiterplatten vorgelegt werden, und unbekannte rekombinante CFP-Fusionsproteine dazugegeben werden. FRET- Signale sollten hier nur entstehen, wenn das unbekannte Protein kovalent mit dem YFF-markierten Ubiquitin-verwandten Protein verknüpft wird (hier entsteht FRET nur in Abhängigkeit von Energie- und Enzymzugabe) oder nicht kovalent (Energie- und Enzym unabhängig) mit ihm interagiert. Unbekannte rekombinante CFP-Fusionsproteine können beispielsweise aus Expressionsbanken in HTS- Verfahren gewonnen werden (z. B. bei Verwendung von N-terminalen His-tags an den Fusionsproteinen).Identification using in vitro methods: This can e.g. B. done that all for the Components to be provided in vitro modification including a YFP labeled ubiquitin-related protein are placed in microtiter plates, and unknown recombinant CFP fusion proteins are added. FRET Signals should only arise here if the unknown protein is covalent to the YFF-labeled ubiquitin-related protein is linked (here arises FRET only depending on energy and enzyme addition) or not covalently (Energy and enzyme independent) interacts with him. Unknown recombinant CFP fusion proteins can, for example, from expression banks in HTS Methods can be obtained (e.g. when using N-terminal His tags on the fusion proteins).

Identifizierung mittels in vivo-Verfahren: Beispielsweise kann dies dadurch erfol­ gen, daß Zellen, die das YFP-Ubiquitin-verwandte Protein stabil oder transient exprimieren, mit cDNAs transfiziert werden, die zur Expression unbekannter Proteine in Fusion mit CFP führen. Die Analyse erfolgt dann z. B. in Mikrotiter­ platten-Fluoreszenzmeßgeräten und/oder mit Fluoreszenzmikroskopen, die mit den entsprechenden FRET-Filtern ausgerüstet sind. Das Auftreten von FRET- Signalen deutet auf die Verknüpfung des unbekannten Proteins mit dem bekann­ ten Ubiquitin-verwandten Protein hin. Dies kann zusätzlich durch entsprechende Kontrollen unabhängig verifiziert werden (z. B. Mobilitätsänderung im SDS-Gel und Verwendung von mutanten Proteinen, die nicht mehr verknüpft werden kön­ nen). Für die in vivo-Modifizierung kommen alle Zellen in Frage, die die für die Verknüpfung geeigneten Enzyme enthalten (endogen oder aufgrund von Manipu­ lationen). Eine Ubiquitinierung oder eine Modifizierung mit SUMO und seinen Homologen kann daher beispielsweise sowohl in etablierten Kulturen von Säu­ gerzellen auch auch in der Bäcker- oder Spalthefe untersucht werden.Identification using in vivo methods: For example, this can be done gene that cells that the YFP-ubiquitin-related protein is stable or transient  express, be transfected with cDNAs that are used to express unknown Carry proteins in fusion with CFP. The analysis then takes place e.g. B. in microtiter plate fluorescence measuring devices and / or with fluorescence microscopes, which the corresponding FRET filters. The occurrence of FRET Signals indicate the linkage of the unknown protein with the known ubiquitin-related protein. This can also be done by appropriate Controls can be verified independently (e.g. mobility change in the SDS gel and use of mutant proteins that can no longer be linked NEN). For the in vivo modification, all cells come into question which are those for the Contain suitable enzymes (endogenous or due to Manipu simulations). An ubiquitination or modification with SUMO and its Homologues can therefore, for example, both in established cultures of Sau cells can also be examined in baker's or split yeast.

Zitierte DokumenteCited documents

Ausubel, F. M., Brent, R., Kingston, R. E., Moore, D. D. Seidman, J. G., Smith, J. A. und Struhl, K. (vierteljährliche Aktualisierung) Current Protocols in Molecular Biology. Verlag John Wiley & Sons.
Boisclair, M. D., C. McClure, S. Josiah, S. Glass, S. Bottomley, S. Kamerkar, und I. Hemmila. 2000. Development of a ubiquitin transfer assay for high throughput screening by fluorescence resonance energy transfer. J Biomol Screen. 5: 319-328.
Büssow, K., Nordhoff, E., Lübbert, C., Lehrach, H., und G. Walter. 2000. A Hu­ man cDNA Library for High-Throughput Protein Expression Screening. Geno­ mics 65, 1-8.
Bonifacino, J. S., und A. M. Weissman. 1998. Ubiquitin and the control of protein fate in the secretory and endocytic pathways (Review). Annu Rev Cell Dev Biol. 14: 19-57.
Buschmann, T., S. Y. Fuchs, C. C. Lee, Z. Q. Pan, und Z. Ronai. 2000. SUMO-1 modification of Mdm2 prevents its self-ubiquitination and increases Mdm2 ability to ubiquitinate p53. Cell. 101: 753-762.
Coligan; J. E, Dunn, B. M., Ploegh, H. L., Speicher, D. W. und Wingfield, P. T. (vierteljährliche Aktualisierung) Current Protocols in Protein Science. Verlag John Wiley & Sons.
Chung, C. H., und S. H. Baek. 1999. Deubiquitinating enzymes: their diversity and emerging roles. Biochem Biophys Res Commun. 266: 633-640.
Deng, L., C. Wang, E. Spencer, L. Yang, A. Braun, J. You, C. Slaughter, C. Pick­ art, und Z. J. Chen. 2000. Activation of the Ikappaß kinase complex by TRAF6 requires a dimeric ubiquitin-conjugating enzyme complex and a unique polyubi­ quitin chain. Cell. 103: 351-361.
Hershko, A., und A. Ciechanover. 1998. The ubiquitin system (Review). Annu Rev Biochem. 67: 425-479.
Hochstrasser, M. 1998. There's the rub: a novel ubiquitin-like modification linked to cell cycle regulation. Genes Dev. 12: 901-907.
Jentsch, S., und G. Pyrowolakis. 2000. Ubiquitin and its kin: how close are the family ties? Trends Cell Biol. 10: 335-342.
Kaiser, P., K. Flick, C. Wittenberg, und S. I. Reed. 2000. Regulation of transcrip­ tion by ubiquitination without proteolysis: Cdc34/SCF(Met30)-mediated inactiva­ tion of the transcription factor Met4. Cell. 102: 303-314.
Li SJ und M. Hochstrasser. A new protease required for cell cycle progression in yeast. Nature 1999, 398: 246-51.
Mahajan, R., C. Delphin, T. Guan, L. Gerace, und F. Melchior. 1997. A small ubiquitin-related polypeptide involved in targeting RanGAP1 to nuclear pore complex protein RanBP2. Cell. 88: 97-107.
Mahajan, R., L. Gerace, und F. Melchior. 1998. Molecular characterization of the SUMO-1 modification of RanGAP1 and its role in nuclear envelope association. J Cell Biol. 140: 259-270.
Matunis, M. J., E. Coutavas, und G. Blobel. 1996. A novel ubiquitin-like modifi­ cation modulates the partitioning of the Ran-GTPase-activating protein RanGAP1 between the 02077 00070 552 001000280000000200012000285910196600040 0002010108263 00004 01958 cytosol and the nuclear pore complex. J. Cell. Biol. 135: 1457-1470.
Melchior, F. 2000. SUMO - nonclassical ubiquitin. Annu Rev Cell Genet Biol. 16: 591-626.
Myers, R. A. (Hrsg.), Encyclopedia of Molecular Biology and Molecular Medi­ cine, z. B. Band 4, 90-100, und Band 5, 516-524, VCH Verlag, 1997.
Pagano, M. 1997. Cell cycle regulation by the ubiquitin pathway (Review). Faseb J. 11: 1067-1075.
Periasamy, A., und R. N. Day. 1999. Visualizing protein interactions in living cells using digitized GFP imaging and FRET microscopy. Methods Cell Biol. 58: 293-314.
Pollok, B. A., und R. Heim. 1999. Using GFP in FRET-based applications. Trends Cell Biol. 9: 57-60.
Sambrook, J. und Russell, D. 2001. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 3. Auflage. Cold Spring Harbour Press.
Schwanz, A. L., und A. Ciechanover. 1999. The ubiquitin-proteasome pathway and pathogenesis of human diseases (Review). Annu Rev Med. 50: 57-74.
Sucker, H. et al. (Hrsg.) Pharmazeutische Technologie, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 2. Auflage, 1991.
Tsien, R. Y. 1998. The green fluorescent protein. Annu Rev Biochem. 67: 509-544.
Vu, P. K. und Sakamoto K. M. (2000) Ubiquitin-Mediated Proteolysis and Human Disease. Moecular Genetics and Metabolism 71: 261-266
Wilkinson, K. D. 1997. Regulation of ubiquitin-dependent processes by deubiqui­ tinating enzymes (Review). Faseb J. 11: 1245-1256.
Yeh, E. T., L. Gong, und T. Kamitani. 2000. Ubiquitin-like proteins: new wines in new bottles. Gene. 248: 1-14.
US 5,726,025 (Kirschner M. W. et al.), veröffentlicht am 10.03.1998.
US 5,981,200 (Tsien, R. Y. et al.), veröffentlicht am 09.11.1999.
US 5,998,204 (Tsien, R. Y. und Miyawaki, A.), veröffentlicht am 07.12.1999.
WO 00/43780 (Bastiaens, P. I. H. und Parker, P. J. J.), veröffentlicht am 27.07.2000.
Ausubel, F.M., Brent, R., Kingston, R.E., Moore, D.D. Seidman, J.G., Smith, J.A. and Struhl, K. (quarterly update) Current Protocols in Molecular Biology. John Wiley & Sons.
Boisclair, M.D., C. McClure, S. Josiah, S. Glass, S. Bottomley, S. Kamerkar, and I. Hemmila. 2000. Development of a ubiquitin transfer assay for high throughput screening by fluorescence resonance energy transfer. J Biomol Screen. 5: 319-328.
Büssow, K., Nordhoff, E., Lübbert, C., Lehrach, H., and G. Walter. 2000. A Hu man cDNA Library for High-Throughput Protein Expression Screening. Genomics 65, 1-8.
Bonifacino, J.S., and A.M. Weissman. 1998. Ubiquitin and the control of protein fate in the secretory and endocytic pathways (review). Annu Rev Cell Dev Biol. 14: 19-57.
Buschmann, T., S. Y. Fuchs, C. C. Lee, Z. Q. Pan, and Z. Ronai. 2000. SUMO-1 modification of Mdm2 prevents its self-ubiquitination and increases Mdm2 ability to ubiquitinate p53. Cell. 101: 753-762.
Coligan; J.E., Dunn, B.M., Ploegh, H.L., Speicher, D.W. and Wingfield, P.T. (quarterly update) Current Protocols in Protein Science. John Wiley & Sons.
Chung, C.H., and S.H. Baek. 1999. Deubiquitinating enzymes: their diversity and emerging roles. Biochem Biophys Res Commun. 266: 633-640.
Deng, L., C. Wang, E. Spencer, L. Yang, A. Braun, J. You, C. Slaughter, C. Pick art, and Z. J. Chen. 2000. Activation of the Ikappaß kinase complex by TRAF6 requires a dimeric ubiquitin-conjugating enzyme complex and a unique polyubi quitin chain. Cell. 103: 351-361.
Hershko, A., and A. Ciechanover. 1998. The ubiquitin system (review). Annu Rev Biochem. 67: 425-479.
Hochstrasser, M. 1998. There's the rub: a novel ubiquitin-like modification linked to cell cycle regulation. Genes Dev. 12: 901-907.
Jentsch, S., and G. Pyrowolakis. 2000. Ubiquitin and its kin: how close are the family ties? Trends Cell Biol. 10: 335-342.
Kaiser, P., K. Flick, C. Wittenberg, and S. I. Reed. 2000. Regulation of transcription by ubiquitination without proteolysis: Cdc34 / SCF (Met30) -mediated inactivation of the transcription factor Met4. Cell. 102: 303-314.
Li SJ and M. Hochstrasser. A new protease required for cell cycle progression in yeast. Nature 1999, 398: 246-51.
Mahajan, R., C. Delphin, T. Guan, L. Gerace, and F. Melchior. 1997. A small ubiquitin-related polypeptide involved in targeting RanGAP1 to nuclear pore complex protein RanBP2. Cell. 88: 97-107.
Mahajan, R., L. Gerace, and F. Melchior. 1998. Molecular characterization of the SUMO-1 modification of RanGAP1 and its role in nuclear envelope association. J Cell Biol. 140: 259-270.
Matunis, M.J., E. Coutavas, and G. Blobel. 1996. A novel ubiquitin-like modifi cation modulates the partitioning of the Ran-GTPase-activating protein RanGAP1 between the 02077 00070 552 001000280000000200012000285910196600040 0002010108263 00004 01958 cytosol and the nuclear pore complex. J. Cell. Biol. 135: 1457-1470.
Melchior, F. 2000. SUMO - nonclassical ubiquitin. Annu Rev Cell Genet Biol. 16: 591-626.
Myers, R.A. (ed.), Encyclopedia of Molecular Biology and Molecular Medi cine, e.g. B. Volume 4, 90-100, and Volume 5, 516-524, VCH Verlag, 1997.
Pagano, M. 1997. Cell cycle regulation by the ubiquitin pathway (review). Faseb J. 11: 1067-1075.
Periasamy, A., and R.N. Day. 1999. Visualizing protein interactions in living cells using digitized GFP imaging and FRET microscopy. Methods Cell Biol. 58: 293-314.
Pollok, B.A., and R. Heim. 1999. Using GFP in FRET-based applications. Trends Cell Biol. 9: 57-60.
Sambrook, J. and Russell, D. 2001. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 3rd Edition. Cold Spring Harbor Press.
Tail, A.L., and A. Ciechanover. 1999. The ubiquitin-proteasome pathway and pathogenesis of human diseases (review). Annu Rev Med. 50: 57-74.
Sucker, H. et al. (Ed.) Pharmaceutical Technology, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 2nd edition, 1991.
Tsien, R.Y. 1998. The green fluorescent protein. Annu Rev Biochem. 67: 509-544.
Vu, P.K. and Sakamoto K.M. (2000) Ubiquitin-Mediated Proteolysis and Human Disease. Moecular Genetics and Metabolism 71: 261-266
Wilkinson, K.D. 1997. Regulation of ubiquitin-dependent processes by deubiqui tinating enzymes (review). Faseb J. 11: 1245-1256.
Yeh, E.T., L. Gong, and T. Kamitani. 2000. Ubiquitin-like proteins: new wines in new bottles. Genes. 248: 1-14.
US 5,726,025 (Kirschner MW et al.), Published March 10, 1998.
US 5,981,200 (Tsien, R. Y. et al.), Published November 9, 1999.
US 5,998,204 (Tsien, R. Y. and Miyawaki, A.), published December 7, 1999.
WO 00/43780 (Bastiaens, P.I.H. and Parker, P.J.J.), published July 27, 2000.

Claims (55)

1. Verfahren zur Analyse von Modifizierungen von Proteinen mit Ubiquitin- verwandten Proteinen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
  • a) Bereitstellen eines Testsystems, umfassend (i) mindestens ein Zielpro­ tein, das mit einem ersten Chromophor eines Donor-Akzeptor-Paares für FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) kovalent ver­ knüpft ist, (ii) mindestens ein Ubiquitin-verwandtes Protein, das mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares kovalent ver­ knüpft ist, (iii) Enzyme, die die Bildung einer Isopeptidbindung zwi­ schen dem mindestens einem Zielprotein und dem mindestens einem Ubiquitin-verwandten Protein bewirken; (iv) ATP und/oder ein ATP- Derivat, und in Kontakt bringen der Bestandteile (i)-(iv) unter Bedin­ gungen, die den Ablauf der enzymatischen Reaktion erlauben; und
  • b) Bestimmen der Menge an gebildetem Konjugat aus Zielprotein und Ubiquitin-verwandtem Protein durch Bestimmen von FRET zwischen dem erstem und dem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor- Paares.
1. A method for analyzing modifications of proteins with ubiquitin-related proteins, the method comprising the following steps:
  • a) providing a test system comprising (i) at least one target protein covalently linked to a first chromophore of a donor-acceptor pair for FRET (fluorescence resonance energy transfer), (ii) at least one ubiquitin-related protein, the is covalently linked to a second chromophore of the donor-acceptor pair, (iii) enzymes which cause the formation of an isopeptide bond between the at least one target protein and the at least one ubiquitin-related protein; (iv) ATP and / or an ATP derivative, and contacting the components (i) - (iv) under conditions which allow the enzymatic reaction to proceed; and
  • b) Determine the amount of conjugate formed from target protein and ubiquitin-related protein by determining FRET between the first and second chromophore of the donor-acceptor pair.
2. Verfahren zur Analyse von Demodifizierungen von Proteinen, die mit Ubiquitin-verwandten Proteinen verknüpft sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
  • a) Bereitstellen eines Testsystems, umfassend (i) ein Isopeptidase- Substrat, das ein Zielprotein, das mit einem ersten Chromophor eines Donor-Akzeptor-Paares für FRET (Fluoescence Resonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, und mindestens ein Ubiquitin- verwandtes Protein, das mit einem zweiten Chromophor des Donor- Akzeptor-Paares kovalent verknüpft ist, umfaßt; wobei diese durch ei­ ne Isopeptidbindung zwischen der ε-Aminogruppe eines Lysins des Zielproteins und der C-terminalen Carboxygruppe des mindestens ei­ nen Ubiquitin-verwandten Proteins miteinander verknüpft sind; und (ii) mindestens ein Enzym, das die Spaltung der Isopeptidbindung des Isopeptidase-Substrats bewirkt; und Inkontaktbringen der Bestandteile (i) und (ii) unter Bedingungen, die den Ablauf der enzymatischen Re­ aktion erlauben; und
  • b) Bestimmen der Menge an gespaltenem Isopeptidase-Substrat durch Bestimmen von FRET zwischen dem erstem und dem zweiten Chro­ mophor des Donor-Akzeptor-Paares.
2. A method for analyzing demodifications of proteins linked to ubiquitin-related proteins, the method comprising the following steps:
  • a) providing a test system comprising (i) an isopeptidase substrate, a target protein that is covalently linked to a first chromophore of a donor-acceptor pair for FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer), and at least one ubiquitin-related protein, which is covalently linked to a second chromophore of the donor-acceptor pair; wherein these are linked to one another by an isopeptide bond between the ε-amino group of a lysine of the target protein and the C-terminal carboxy group of the at least one ubiquitin-related protein; and (ii) at least one enzyme that cleaves the isopeptide bond of the isopeptidase substrate; and contacting components (i) and (ii) under conditions which allow the enzymatic reaction to proceed; and
  • b) Determine the amount of cleaved isopeptidase substrate by determining FRET between the first and the second chromophore of the donor-acceptor pair.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Chromophor ein erstes fluoreszierendes Protein und das zweite Chromophor ein zweites fluores­ zierendes Protein ist, insbesondere wobei das erste Chromophor der FRET-Donor CFP (Cyan Fluorescent Protein) und das zweite Chromophor der FRET-Akzeptor YFP (Yellow Fluorescent Protein) ist.3. The method of claim 1 or 2, wherein the first chromophore is a first fluorescent protein and the second chromophore a second fluores ornamental protein, in particular where the first chromophore is the FRET donor CFP (cyan fluorescent protein) and the second chromophore the FRET acceptor is YFP (Yellow Fluorescent Protein). 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Zielprotein und/oder das Ubiquitin-verwandte Protein in Form eines Fusionsproteins mit einem fluoreszierenden Protein verwendet werden.4. The method according to any one of claims 1-3, wherein the target protein and / or the ubiquitin-related protein in the form of a fusion protein with a fluorescent protein can be used. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das minde­ stens eine Zielprotein RanGAP1 und das mindestens eine Ubiquitin- verwandte Protein SUMO (Small Ubiquitin-related Modifier) ist, insbe­ sondere SUMO1, SUMO2 und/oder SUMO3.5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mind at least one target protein RanGAP1 and the at least one ubiquitin related protein SUMO (Small Ubiquitin-related Modifier), esp special SUMO1, SUMO2 and / or SUMO3. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei RanGAP1 und CFP in Form eines Fusionsproteins verwendet werden, insbesondere wobei die C-terminale Domäne von RanGAP1 mit dem N- oder C­ terminalen Ende von CFP fusioniert ist. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein RanGAP1 and CFP in the form of a fusion protein can be used, in particular where the C-terminal domain of RanGAP1 with the N- or C terminal end of CFP is fused.   7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei SUMO und YFP in Form eines Fusionsproteins verwendet werden, insbesondere wo­ bei die Aminosäuren 1-91 von SUMO1, die Aminosäuren 1-92 von SUMO2 oder die Aminosäuren 1-93 von SUMO3 mit dem C-terminalen Ende von YFP fusioniert sind.7. The method according to any one of the preceding claims, wherein SUMO and YFP can be used in the form of a fusion protein, especially where amino acids 1-91 of SUMO1, amino acids 1-92 of SUMO2 or amino acids 1-93 of SUMO3 with the C-terminal end merged by YFP. 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Zielpro­ tein, das Ubiquitin-verwandte Protein und/oder die Enzyme in Form eines gereinigten Proteins und/oder eines Zellextrakts, insbesondere eines Ex­ trakts aus Säuger-, Insekten-, Hefe- und/oder Bakterien-Zellen, verwendet werden.8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the Zielpro tein, the ubiquitin-related protein and / or the enzymes in the form of a purified protein and / or a cell extract, in particular an Ex tracts from mammalian, insect, yeast and / or bacterial cells are used become. 9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Derivat des Zielproteins, des Ubiquitin-verwandten Proteins und/oder der Enzyme verwendet wird.9. The method according to any one of the preceding claims, wherein a derivative the target protein, the ubiquitin-related protein and / or the enzymes is used. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3-9, wobei die Enzyme gemäß Schritt (a)(iii) von Anspruch 1 die E1- und E2-Enzyme sind, wahlweise in Kombination mit mindestens einem E3-Enzym, insbesondere wobei das E1-Enzym das Aos1/Uba2-Heterodimer und das E2-Enzym Ubc9 ist.10. The method according to any one of claims 1, 3-9, wherein the enzymes according to Step (a) (iii) of claim 1 are the E1 and E2 enzymes, optionally in Combination with at least one E3 enzyme, in particular where that E1 enzyme is the Aos1 / Uba2 heterodimer and the E2 enzyme Ubc9. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-9, wobei das mindestens eine Enzym gemäß Schritt (a) von Anspruch 2 eine Isopeptidase ist (was ist mit C-terminalen Hydrolasen), insbesondere Ulp1, Ulp2, SUSP1 und/oder Senp 1.11. The method according to any one of claims 2-9, wherein the at least one Enzyme according to step (a) of claim 2 is an isopeptidase (what about C-terminal hydrolases), in particular Ulp1, Ulp2, SUSP1 and / or Senp 1. 12. Verfahren zum Bestimmen von Stoffen, die die Modifizierung eines Ziel­ proteins mit Ubiquitin-verwandten Proteinen beinflussen, wobei das Ver­ fahren die folgenden Schritte umfaßt:
  • a) Bereitstellen eines Testsystems, umfassend (i) mindestens ein Zielpro­ tein, das mit einem ersten Chromophor eines Donor-Akzeptor-Paares für FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) kovalent ver­ knüpft ist, (ii) mindestens ein Ubiquitin-verwandtes Protein, das mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares kovalent ver­ knüpft ist, (iii) Enzyme, die die Bildung einer Isopeptidbindung zwi­ schen dem mindestens einem Zielprotein und dem mindestens einem Ubiquitin-verwandten Protein bewirken, (iv) ATP und/oder ein ATP- Derivat, und (v) mindestens einen zu testenden Stoff; und in Kontakt bringen der Bestandteile (i)-(v) unter Bedingungen, die den Ablauf der enzymatischen Reaktion erlauben; und
  • b) Nachweisen der Bildung von Konjugat aus Zielprotein und Ubiquitin- verwandtem Protein und/oder Bestimmen der Menge an gebildetem Konjugat durch Bestimmen von FRET zwischen dem erstem und dem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares.
12. A method of determining substances that affect the modification of a target protein with ubiquitin-related proteins, the method comprising the following steps:
  • a) providing a test system comprising (i) at least one target protein covalently linked to a first chromophore of a donor-acceptor pair for FRET (fluorescence resonance energy transfer), (ii) at least one ubiquitin-related protein, the is covalently linked to a second chromophore of the donor-acceptor pair, (iii) enzymes which cause the formation of an isopeptide bond between the at least one target protein and the at least one ubiquitin-related protein, (iv) ATP and / or an ATP - derivative, and (v) at least one substance to be tested; and contacting the components (i) - (v) under conditions which allow the enzymatic reaction to proceed; and
  • b) Detect the formation of conjugate from target protein and ubiquitin-related protein and / or determine the amount of conjugate formed by determining FRET between the first and the second chromophore of the donor-acceptor pair.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Enzyme gemäß Schritt (a)(iii) von die E1- und E2-Enzyme sind, wahlweise in Kombination mit mindestens einem E3-Enzym, insbesondere wobei das E1-Enzym das Aos1/Uba2- Heterodimer und das E2-Enzym Ubc9 ist.13. The method according to claim 12, wherein the enzymes according to step (a) (iii) of the E1 and E2 enzymes are, optionally in combination with at least an E3 enzyme, in particular the E1 enzyme comprising the Aos1 / Uba2 Heterodimer and the E2 enzyme is Ubc9. 14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei der mindestens eine zu te­ stende Stoff ein Protein, insbesondere eine E3-Ligase, Isopeptidase, Kina­ se oder Phosphatase, oder Derivat hiervon ist oder eine niedermolekulare Substanz, insbesondere ein Inhibitor oder Aktivator.14. The method according to claim 12 or 13, wherein the at least one to te stende a protein, in particular an E3 ligase, isopeptidase, Kina se or phosphatase, or derivative thereof, or a low molecular weight Substance, especially an inhibitor or activator. 15. Verfahren zum Bestimmen von Stoffen, die die Demodifizierung eines Proteins, das mit mindestens einem Ubiquitin-verwandten Protein ver­ knüpft ist, beeinflussen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte um­ faßt:
  • a) Bereitstellen eines Testsystems, umfassend (i) ein Isopeptidase- Substrat, das ein Zielprotein, das mit einem ersten Chromophor eines Donor-Akzeptor-Paares für FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, und mindestens ein Ubiquitin- verwandtes Protein, das mit einem zweiten Chromophor des Donor- Akzeptor-Paares kovalent verknüpft ist, umfaßt; wobei diese durch ei­ ne Isopeptidbindung zwischen der ε-Aminogruppe eines Lysins des Zielproteins und der C-terminalen Carboxygruppe des mindestens ei­ nen Ubiquitin-verwandten Proteins miteinander verknüpft sind; (ii) mindestens ein Enzym, das die Spaltung der Isopeptidbindung des Isopeptid-Substrats bewirkt; und (iii) mindestens einen zu testenden Stoff; und in Kontakt bringen der Bestandteile (i)-(iii) unter Bedin­ gungen, die den Ablauf der enzymatischen Reaktion erlauben; und
  • b) Bestimmen der Menge an gespaltenem Isopeptidase-Substrat durch Bestimmen von FRET zwischen dem erstem und dem zweiten Chro­ mophor des Donor-Akzeptor-Paares.
15. A method for determining substances that affect the demodification of a protein linked to at least one ubiquitin-related protein, the method comprising the following steps:
  • a) providing a test system comprising (i) an isopeptidase substrate, a target protein covalently linked to a first chromophore of a donor-acceptor pair for FRET (fluorescence resonance energy transfer), and at least one ubiquitin-related protein, which is covalently linked to a second chromophore of the donor-acceptor pair; wherein these are linked to one another by an isopeptide bond between the ε-amino group of a lysine of the target protein and the C-terminal carboxy group of the at least one ubiquitin-related protein; (ii) at least one enzyme which cleaves the isopeptide bond of the isopeptide substrate; and (iii) at least one substance to be tested; and contacting the components (i) - (iii) under conditions which allow the enzymatic reaction to proceed; and
  • b) Determine the amount of cleaved isopeptidase substrate by determining FRET between the first and the second chromophore of the donor-acceptor pair.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das mindestens eine Enzym gemäß Schritt (a) eine Isopeptidase ist, inbesondere Ulp1, Ulp2, SUSP1 und/oder Senp1.16. The method according to claim 15, wherein the at least one enzyme according to Step (a) is an isopeptidase, in particular Ulp1, Ulp2, SUSP1 and / or SENP1. 17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei der mindestens eine zu te­ stende Stoff ein Protein, insbesondere ein Bindungspartner für das Ziel­ protein, eine Kinase oder Phosphatase, oder Derivat hiervon ist oder eine niedermolekulare Substanz, insbesondere ein Inhibitor oder Aktivator.17. The method according to claim 15 or 16, wherein the at least one to te constant substance is a protein, especially a binding partner for the target protein, a kinase or phosphatase, or derivative thereof, or one low molecular weight substance, especially an inhibitor or activator. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-17, wobei das Protein oder De­ rivat hiervon und/oder die niedermolekulare Substanz aus einer Expressi­ onsbank oder einer kombinatorischen Bank, insbesondere einer kombina­ torischen Peptid-, non-Peptid- oder small Molecule-Bank, oder aus einem Zellextrakt stammt und/oder in gereinigter Form vorliegt. 18. The method according to any one of claims 12-17, wherein the protein or De rivat thereof and / or the low molecular weight substance from an expressi onsbank or a combinatorial bank, especially a kombina toric peptide, non-peptide or small molecule library, or from one Cell extract originates and / or is present in a purified form.   19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-18, wobei das erste Chromophor ein erstes fluoreszierendes Protein und das zweite Chromophor ein zweites fluoreszierendes Protein ist, insbesondere wobei das erste Chromophor der FRET-Donor CFP (Cyan Fluorescent Protein) und das zweite Chromophor der FRET-Akzeptor YFP (Yellow Fluorescent Protein) ist.19. The method according to any one of claims 12-18, wherein the first chromophore a first fluorescent protein and the second chromophore a second is fluorescent protein, especially where the first chromophore is the FRET donor CFP (cyan fluorescent protein) and the second chromophore the FRET acceptor is YFP (Yellow Fluorescent Protein). 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-19, wobei das Zielprotein und/oder das Ubiquitin-verwandte Protein in Form eines Fusionsproteins mit einem fluoreszierenden Protein verwendet werden.20. The method according to any one of claims 12-19, wherein the target protein and / or the ubiquitin-related protein in the form of a fusion protein can be used with a fluorescent protein. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-20, wobei das mindestens eine Zielprotein RanGAP1 und das mindestens eine Ubiquitin-verwandte Pro­ tein SUMO (Small Ubiquitin-related Modifier) ist, insbesondere SUMO1, SUMO2 und/oder SUMO3.21. The method according to any one of claims 12-20, wherein the at least one Target protein RanGAP1 and the at least one ubiquitin-related pro is a SUMO (Small Ubiquitin-related Modifier), especially SUMO1, SUMO2 and / or SUMO3. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-21, wobei RanGAP1 und CFP in Form eines Fusionsproteins verwendet werden, insbesondere wobei die C-terminale Domäne von RanGAP1 mit dem N- oder C-terminalen Ende von CFP fusioniert ist.22. The method according to any one of claims 12-21, wherein RanGAP1 and CFP be used in the form of a fusion protein, in particular wherein the RanGAP1 C-terminal domain with the N- or C-terminal end merged by CFP. 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-22, wobei SUMO und YFP in Form eines Fusionsproteins verwendet werden, insbesondere wobei die Aminosäuren 1-91 von SUMO1, die Aminosäuren 1-92 von SUMO2 oder die Aminosäuren 1-93 von SUMO3 mit dem C-terminalen Ende von YFP fusioniert sind.23. The method according to any one of claims 12-22, wherein SUMO and YFP in Form of a fusion protein can be used, in particular where the Amino acids 1-91 from SUMO1, amino acids 1-92 from SUMO2 or amino acids 1-93 of SUMO3 with the C-terminal end of YFP are merged. 24. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-23, wobei das Zielprotein, das Ubiquitin-verwandte Protein und/oder die Enzyme in Form eines gerei­ nigten Proteins oder eines Zellextrakts, insbesondere eines Extrakts aus Säuger-, Insekten-, Hefe- und/oder Bakterien-Zellen, verwendet werden. 24. The method according to any one of claims 12-23, wherein the target protein, the Ubiquitin-related protein and / or the enzyme in the form of a gerei extracted protein or a cell extract, in particular an extract Mammalian, insect, yeast and / or bacterial cells can be used.   25. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-24, wobei der zu testende Stoff in einem weiteren Schritt durch geeignete Verfahren, insbesondere mole­ kularbiologische, biochemische und/oder biophysikalische Verfahren, identifiziert wird.25. The method according to any one of claims 12-24, wherein the substance to be tested in a further step using suitable processes, in particular moles biological, biochemical and / or biophysical processes, is identified. 26. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-25, wobei ein Derivat des Ziel­ proteins, des Ubiquitin-verwandten Proteins und/oder der Enzyme ver­ wendet wird.26. The method according to any one of claims 12-25, wherein a derivative of the target proteins, the ubiquitin-related protein and / or the enzymes ver is applied. 27. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-14, und 18-26, wobei das in Kontakt bringen der Bestandteile (i)-(iv) in einer Zelle außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers bewirkt wird, insbesondere in einer Säuger- oder Hefezelle; insbesondere wobei das Fusionsprotein aus Ziel­ protein und dem ersten fluoreszierenden Protein und/oder das Fusionspro­ tein aus dem Ubiquitin-verwandtem Protein und dem zweiten fluoreszie­ rendem Protein in der Zelle exprimiert wird.27. The method according to any one of claims 12-14, and 18-26, wherein the in Bringing the components (i) - (iv) into contact in a cell outside the cell human or animal body, especially in one Mammalian or yeast cell; especially where the fusion protein from target protein and the first fluorescent protein and / or the fusion pro tein from the ubiquitin-related protein and the second fluorescence protein is expressed in the cell. 28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei der mindestens eine zu testende Stoff in der Zelle exprimiert wird, vorzugsweise indem die Zelle mit einer für diesen Stoff kodierenden cDNA transfiziert wird, und/oder wobei die Zelle mit dem mindestens einem zu testenden Stoff inkubiert wird.28. The method of claim 27, wherein the at least one substance to be tested is expressed in the cell, preferably by the cell with a for cDNA encoding this substance is transfected, and / or being the cell is incubated with the at least one substance to be tested. 29. Verfahren zum Nachweis eines Defekts in der Modifizierung von Protei­ nen mit Ubiquitin-verwandten Proteinen, wobei das Verfahren die folgen­ den Schritte umfaßt:
  • a) Bereitstellen eines Testsystems, umfassend (i) mindestens ein Zielpro­ tein, das mit einem ersten Chromophor eines Donor-Akzeptor-Paares für FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) kovalent ver­ knüpft ist, und (ii) mindestens ein Ubiquitin-verwandtes Protein, das mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares kovalent verknüpft ist; (iii) mindestens einen zu testenden Zellextrakt; und in Kontakt bringen der Bestandteile (i)-(iii) unter Bedingungen, die die Bildung von Konjugat aus Zielprotein und Ubiquitin-verwandtem Protein erlauben; und
  • b) Bestimmen der Menge an gebildetem Konjugat durch Bestimmen von FRET zwischen dem erstem und dem zweiten Chromophor des Donor- Akzeptor-Paares.
29. A method for detecting a defect in the modification of proteins with ubiquitin-related proteins, the method comprising the following steps:
  • a) providing a test system comprising (i) at least one target protein covalently linked to a first chromophore of a donor-acceptor pair for FRET (fluorescence resonance energy transfer), and (ii) at least one ubiquitin-related protein, that is covalently linked to a second chromophore of the donor-acceptor pair; (iii) at least one cell extract to be tested; and contacting components (i) - (iii) under conditions that allow conjugation of the target protein and ubiquitin-related protein; and
  • b) Determine the amount of conjugate formed by determining FRET between the first and second chromophore of the donor-acceptor pair.
30. Verfahren zum Nachweis eines Defekts in der Demodifizierung von Pro­ teinen, die mit Ubiquitin-verwandten Proteinen verknüpft sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
  • a) Bereitstellen eines Testsystems, umfassend (i) ein Isopeptidase- Substrat, das ein Zielprotein, das mit einem ersten Chromophor eines Donor-Akzeptor-Paares für FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, und mindestens ein Ubiquitin- verwandtes Protein, das mit einem zweiten Chromophor des Donor- Akzeptor-Paares kovalent verknüpft ist, umfaßt; wobei diese durch ei­ ne Isopeptidbindung zwischen der E-Aminogruppe eines Lysins des Zielproteins und der C-terminalen Carboxygruppe des mindestens ei­ nen Ubiquitin-verwandten Proteins miteinander verknüpft sind; und (ii) mindestens einen zu testenden Zellextrakt; und in Kontakt bringen der Bestandteile (i)-(ii) unter Bedingungen, die die Spaltung von Konjugat aus Zielprotein und Ubiquitin-verwandtem Protein erlauben; und
  • b) Bestimmen der Menge an gespaltenem Konjugat durch Bestimmen von FRET zwischen dem erstem und dem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares.
30. A method of detecting a defect in the demodification of proteins linked to ubiquitin-related proteins, the method comprising the following steps:
  • a) providing a test system comprising (i) an isopeptidase substrate, a target protein covalently linked to a first chromophore of a donor-acceptor pair for FRET (fluorescence resonance energy transfer), and at least one ubiquitin-related protein, which is covalently linked to a second chromophore of the donor-acceptor pair; which are linked by an isopeptide bond between the E-amino group of a lysine of the target protein and the C-terminal carboxy group of the at least one ubiquitin-related protein; and (ii) at least one cell extract to be tested; and contacting components (i) - (ii) under conditions that allow cleavage of the conjugate of target protein and ubiquitin-related protein; and
  • b) Determine the amount of cleaved conjugate by determining FRET between the first and second chromophore of the donor-acceptor pair.
31. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, wobei der Zellextrakt aus Zellen von Gewebe eines zu untersuchenden Individuums und/oder aus Zellen aus Zellkultur stammt. 31. The method according to claim 29 or 30, wherein the cell extract from cells of Tissue of an individual to be examined and / or from cells Cell culture comes from.   32. Verfahren zur Identifizierung von Zielproteinen für die Modifizierung mit Ubiquitin-verwandten Proteinen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
  • a) Bereitstellen eines Testsystems, umfassend (i) mindestens ein zu te­ stendes Zielprotein, das mit einem ersten Chromophor eines Donor- Akzeptor-Paares für FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, (ii) mindestens ein Ubiquitin-verwandtes Pro­ tein, das mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares kovalent verknüpft ist, (iii) Enzyme, die die Bildung einer Isopeptid­ bindung zwischen dem mindestens einem Zielprotein und dem minde­ stens einem Ubiquitin-verwandten Protein bewirken; (iv) ATP und/oder ein ATP-Derivat; und in Kontakt bringen der Bestandteile (i)-(iv) unter Bedingungen, die den Ablauf der enzymatischen Reaktion erlauben; und
  • b) Nachweisen der Bildung von Konjugat aus Zielprotein und Ubiquitin- verwandtem Protein und/oder Bestimmen der Menge an gebildetem Konjugat durch Bestimmen von FRET zwischen dem erstem und dem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares.
32. A method of identifying target proteins for modification with ubiquitin-related proteins, the method comprising the steps of:
  • a) providing a test system comprising (i) at least one target protein to be tested, which is covalently linked to a first chromophore of a donor-acceptor pair for FRET (fluorescence resonance energy transfer), (ii) at least one ubiquitin-related protein , which is covalently linked to a second chromophore of the donor-acceptor pair, (iii) enzymes which cause the formation of an isopeptide bond between the at least one target protein and the at least one ubiquitin-related protein; (iv) ATP and / or an ATP derivative; and contacting the components (i) - (iv) under conditions which allow the enzymatic reaction to proceed; and
  • b) Detect the formation of conjugate from target protein and ubiquitin-related protein and / or determine the amount of conjugate formed by determining FRET between the first and the second chromophore of the donor-acceptor pair.
33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei das in Kontakt bringen der Bestand­ teile (i)-(iv) in einer Zelle außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers bewirkt wird, insbesondere in einer Säuger- oder Hefezelle.33. The method of claim 32, wherein contacting the stock divide (i) - (iv) in a cell outside the human or animal Body is effected, especially in a mammalian or yeast cell. 34. Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, wobei das mindestens eine zu te­ stende Zielprotein in Form eines Fusionsproteins mit einem erstem fluo­ reszierenden Protein, vorzugsweise als Fusionsprotein mit dem FRET- Donor CFP, verwendet wird.34. The method of claim 32 or 33, wherein the at least one to te target protein in the form of a fusion protein with a first fluo resected protein, preferably as a fusion protein with the FRET Donor CFP is used. 35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das mindestens eine Fusionsprotein aus einer Expressionsbank stammt, insbesondere wobei eine für das Fusionsprotein kodierende cDNA in eine Zelle eingebracht und darin expri­ miert wird.35. The method of claim 34, wherein the at least one fusion protein comes from an expression bank, in particular one for the fusion protein  coding cDNA introduced into a cell and expri therein is lubricated. 36. Verfahren nach einem der Ansprüche 32-35, wobei das zweite Chromo­ phor ein zweites fluoreszierendes Protein, vorzugsweise der FRET- Akzeptor YFP ist; insbesondere wobei das mindestens eine Ubiquitin- verwandte Protein in Form eines Fusionsproteins mit dem zweiten fluores­ zierenden Protein in einer Zelle exprimiert wird.36. The method according to any one of claims 32-35, wherein the second chromo phor a second fluorescent protein, preferably the FRET Is acceptor YFP; in particular where the at least one ubiquitin related protein in the form of a fusion protein with the second fluores ornamental protein is expressed in a cell. 37. Verfahren nach einem der Ansprüche 32-36, wobei das mindestens eine Ubiquitin-verwandte Protein SUMO (Small Ubiquitin-related Modifier) ist, insbesondere SUMO1, SUMO2 und/oder SUMO3.37. The method according to any one of claims 32-36, wherein the at least one Ubiquitin-related protein SUMO (Small Ubiquitin-related Modifier) is, in particular SUMO1, SUMO2 and / or SUMO3. 38. Verfahren nach Anspruche 37, wobei ein Fusionsprotein umfassend SUMO und YFP verwendet wird, insbesondere wobei die Aminosäuren 1-91 von SUMO1, die Aminosäuren 1-92 von SUMO2 oder die Aminosäuren 1-93 von SUMO3 mit dem C-terminalen Ende von YFP fusioniert sind.38. The method according to claim 37, wherein a fusion protein comprising SUMO and YFP is used, in particular where amino acids 1-91 from SUMO1, the amino acids 1-92 from SUMO2 or the amino acids 1-93 of SUMO3 are fused to the C-terminal end of YFP. 39. Verfahren nach einem der Ansprüche 32-38, wobei die Enzyme gemäß Schritt (a)(iii) von Anspruch 24 die E1- und E2-Enzyme, wahlweise in Kombination mit mindestens einem E3-Enzym, sind, insbesondere wobei das E1-Enzym das Aosl/Uba2-Heterodimer und das E2-Enzym Ubc9 ist.39. The method according to any one of claims 32-38, wherein the enzymes according to Step (a) (iii) of claim 24, the E1 and E2 enzymes, optionally in Combination with at least one E3 enzyme, in particular where the E1 enzyme is the Aosl / Uba2 heterodimer and the E2 enzyme Ubc9. 40. Verfahren nach einem der Ansprüche 32-39, wobei das Zielprotein, das Ubiquitin-verwandte Protein und/oder die Enzyme in Form eines gerei­ nigten Proteins oder eines Zellextrakts, insbesondere eines Extrakts aus Säuger-, Insekten-, Hefe- und/oder Bakterien-Zellen, verwendet werden.40. The method according to any one of claims 32-39, wherein the target protein, the Ubiquitin-related protein and / or the enzyme in the form of a gerei extracted protein or a cell extract, in particular an extract Mammalian, insect, yeast and / or bacterial cells can be used. 41. Verfahren nach einem der Ansprüche 32-40, wobei es sich bei dem min­ destens einen zu testenden Zielprotein um eine Derivat eines bekannten Zielproteins handelt, und/oder wobei ein Derivat des Ubiquitin- verwandten Proteins und/oder der Enzyme verwendet wird.41. The method according to any one of claims 32-40, wherein it is the min at least a target protein to be tested to a derivative of a known  Target protein, and / or wherein a derivative of the ubiquitin related protein and / or the enzyme is used. 42. Verfahren nach einem der Ansprüche 32-41, wobei das Zielprotein in einem weiteren Schritt durch geeignete Verfahren, insbesondere mole­ kularbiologische, biochemische und/oder biophysikalische Verfahren, identifiziert wird.42. The method according to any one of claims 32-41, wherein the target protein in a further step by means of suitable processes, in particular moles biological, biochemical and / or biophysical processes, is identified. 43. Kit zum Nachweis von Modifizierungen von Proteinen mit Ubiquitin- verwandten Proteinen, umfassend:
  • a) mindestens ein Zielprotein und/oder Derivat hiervon, das mit ei­ nem ersten Chromophor eines Donor-Akzeptor-Paares für FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, und/oder eine hierfür kodierende Nukleinsäure; und
  • b) mindestens ein Ubiquitin-verwandtes Protein und/oder Derivat hiervon, das mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor- Paares kovalent verknüpft ist, und/oder eine hierfür kodierende Nukleinsäure; sowie wahlweise
  • c) Enzyme, die die Bildung einer Isopeptidbindung zwischen dem mindestens einem Zielprotein und dem mindestens einem Ubiqui­ tin-verwandten Protein bewirken; und/oder mindestens eine hierfür kodierende Nukleinsäure; und/oder
  • d) ATP und/oder einem ATP-Derivat.
43. A kit for detecting modifications of proteins with ubiquitin-related proteins, comprising:
  • a) at least one target protein and / or derivative thereof which is covalently linked to a first chromophore of a donor-acceptor pair for FRET (fluorescence resonance energy transfer) and / or a nucleic acid coding therefor; and
  • b) at least one ubiquitin-related protein and / or derivative thereof, which is covalently linked to a second chromophore of the donor-acceptor pair, and / or a nucleic acid coding therefor; as well as optional
  • c) enzymes which cause the formation of an isopeptide bond between the at least one target protein and the at least one ubiquitin-related protein; and / or at least one nucleic acid coding therefor; and or
  • d) ATP and / or an ATP derivative.
44. Fusionsprotein, das SUMO und ein fluoreszierendes Protein, vorzugsweise YFP, umfaßt, insbesondere wobei die Aminosäuren 1-91 von SUMO1, die Aminosäuren 1-92 von SUMO2 oder die Aminosäuren 1-93 von SUMO3 mit dem C-terminalen Ende von YFP fusioniert sind; oder eine hierfür ko­ dierende Nukleinsäure. 44. Fusion protein, the SUMO and a fluorescent protein, preferably YFP, in particular wherein amino acids 1-91 of SUMO1, which Amino acids 1-92 from SUMO2 or amino acids 1-93 from SUMO3 are fused to the C-terminal end of YFP; or a ko for this nucleic acid.   45. Fusionsprotein, das RanGAP1 und ein fluoreszierendes Protein, vorzugs­ weise CFP, umfaßt, insbesondere wobei die C-terminale Domäne von RanGAP1 mit dem N- oder C-terminalen Ende von CFP fusioniert sind; oder eine hierfür kodierende Nukleinsäure.45. Fusion protein, the RanGAP1 and a fluorescent protein, preferred wise CFP, especially where the C-terminal domain of RanGAP1 are fused to the N- or C-terminal end of CFP; or a nucleic acid coding therefor. 46. Zelle, insbesondere eine Säugerzelle außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers oder eine Hefezelle, die ein Fusionsprotein gemäß An­ spruch 44 und/oder 45 exprimiert.46. Cell, especially a mammalian cell outside the human or animal body or a yeast cell containing a fusion protein according to An pronounced 44 and / or 45. 47. Isopeptidase-Substrat, umfassend ein Zielprotein, das mit einem ersten Chromophor eines Donor-Akzeptor-Paares für FRET (Fluorescence Re­ sonance Energy Transfer) kovalent verknüpft ist, und ein Ubiquitin- verwandtes Protein, das das Zielprotein modifiziert und mit einem zweiten Chromophor des Donor-Akzeptor-Paares kovalent verknüpft ist, wobei das Zielprotein und das Ubiquitin-verwandte Protein über mindestens eine Isopeptidbindung verknüpft sind.47. Isopeptidase substrate comprising a target protein that is associated with a first Chromophore of a donor-acceptor pair for FRET (Fluorescence Re sonance Energy Transfer) is covalently linked, and an ubiquitin related protein that modifies the target protein and with a second Chromophore of the donor-acceptor pair is covalently linked, the Target protein and the ubiquitin-related protein via at least one Isopeptide bond are linked. 48. Isopeptidase-Substrat nach Anspruch 47, wobei die mindestens eine Isopeptidbindung zwischen mindestens einer ε-Aminogruppe eines Lysins des Zielproteins und der C-terminalen Carboxygruppe des Ubiquitin- verwandten Proteins besteht, inbesondere wobei das Isopeptidase-Substrat ein Derivat des Zielproteins und/oder des Ubiquitin-verwandten Proteins umfaßt.48. Isopeptidase substrate according to claim 47, wherein the at least one Isopeptide bond between at least one ε-amino group of a lysine of the target protein and the C-terminal carboxy group of the ubiquitin related protein, especially where the isopeptidase substrate a derivative of the target protein and / or the ubiquitin-related protein includes. 49. Isopeptidase-Substrat nach Anspruch 47 oder 48, wobei das Ubiquitin- verwandte Protein SUMO ist, insbesondere SUMO1, SUMO2 oder SUMO3.49. Isopeptidase substrate according to claim 47 or 48, wherein the ubiquitin related protein is SUMO, especially SUMO1, SUMO2 or SUMO3. 50. Isopeptidase-Substrat nach Anspruch 49, wobei das Zielprotein für SUMO RanGAP1, RanBP2, PML, Sp100, IKBα, D. melanogaster Dorsal, p53, c- Jun, HIPK2, S. cerevisiae Cdc3, S. cerevisiae Cdc11, S. cerevisiae Sep7/Shs1, hCMV IE1, hCMV IE2, D. melanogaster Tramtrack, Topoi­ somerase I, Glut1, Glut4 oder Mdm2 ist.50. Isopeptidase substrate according to claim 49, wherein the target protein for SUMO RanGAP1, RanBP2, PML, Sp100, I K B α , D. melanogaster dorsal, p53, c-Jun, HIPK2, S. cerevisiae Cdc3, S. cerevisiae Cdc11, S. cerevisiae Sep7 / Shs1, hCMV IE1, hCMV IE2, D. melanogaster Tramtrack, Topoi somerase I, Glut1, Glut4 or Mdm2. 51. Isopeptidase-Substrat nach einem der Ansprüche 47-50, wobei das erste Chromophor ein erstes fluoreszierendes Protein und das zweite Chromo­ phor ein zweites fluoreszierendes Protein ist, insbesondere wobei das erste Chromophor der FRET-Donor CFP (Cyan Fluorescent Protein) und das zweite Chromophor der FRET-Akzeptor YFP (Yellow Fluorescent Prote­ in) ist; insbesondere wobei das Zielprotein und/oder das Ubiquitin- verwandte Protein in Form eines Fusionsproteins mit einem fluoreszieren­ den Protein, besonders bevorzugt in Form von CFP-RanGAP1 und/oder YFP-SUMO, verwendet werden.51. Isopeptidase substrate according to any one of claims 47-50, wherein the first Chromophore a first fluorescent protein and the second chromo phor is a second fluorescent protein, in particular the first Chromophore of the FRET donor CFP (cyan fluorescent protein) and that second chromophore the FRET acceptor YFP (Yellow Fluorescent Prote in); especially where the target protein and / or the ubiquitin related protein in the form of a fusion protein with a fluorescent the protein, particularly preferably in the form of CFP-RanGAP1 and / or YFP-SUMO. 52. Verwendung eines Kits gemäß Anspruch 43, eines Fusionsproteins gemäß Anspruch 44 und/oder 45, und/oder einer Zelle gemäß Anspruch 46 zur Analyse von Modifizierungen von Proteinen mit Ubiquitin-verwandten Proteinen, zum Bestimmen von Stoffen, die Modifizierung eines Zielpro­ teins mit Ubiquitin-verwandten Proteinen beeinflussen, zur Identifizierung von Zielproteinen für die Modifizierung mit Ubiquitin-verwandten Protei­ nen und/oder zur Diagnose, insbesondere zum Nachweis eines Defekts in der Modifizierung von Proteinen mit Ubiquitin-verwandten Proteinen.52. Use of a kit according to claim 43, a fusion protein according to Claim 44 and / or 45, and / or a cell according to Claim 46 Analysis of modifications of proteins with ubiquitin-related Proteins, for the determination of substances, the modification of a target pro affect proteins with ubiquitin-related proteins for identification of target proteins for modification with ubiquitin-related protein and / or for diagnosis, in particular for the detection of a defect in the modification of proteins with ubiquitin-related proteins. 53. Verwendung eines Isopeptidase-Substrats nach einem der Ansprüche 47-51 zur Analyse von Demodifizierungen von Proteinen mit Ubiquitin- verwandten Proteinen, zum Bestimmen von Stoffen, die Demodifizierung eines Zielproteins mit Ubiquitin-verwandten Proteinen beeinflussen, und/oder zur Diagnose, insbesondere zum Nachweis eines Defekts in der Demodifizierung von Proteinen mit Ubiquitin-verwandten Proteinen.53. Use of an isopeptidase substrate according to one of the claims 47-51 for the analysis of demodification of proteins with ubiquitin related proteins, for the determination of substances, the demodification target protein with ubiquitin-related proteins, and / or for diagnosis, in particular for the detection of a defect in the Demodification of proteins with ubiquitin-related proteins. 54. Verfahren zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung, umfassend das Verfahren nach einem der Ansprüche 12-28, und das Vermischen des getesteten und/oder identifizierten Stoffs mit einem phar­ mazeutisch verträglichen Träger.54. Process for the preparation of a pharmaceutical composition, comprising the method according to any one of claims 12-28, and the  Mixing the tested and / or identified substance with a phar pharmaceutically acceptable carriers. 55. Verfahren zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung, umfassend das Verfahren nach einem der Ansprüche 32-42, und das Vermischen des identifizierten Zielproteins oder eines Derivats hiervon mit einem pharmazeutisch verträglichen Träger.55. Process for the preparation of a pharmaceutical composition, comprising the method according to any one of claims 32-42, and the Mixing the identified target protein or a derivative thereof with a pharmaceutically acceptable carrier.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1487973A1 (en) * 2002-03-04 2004-12-22 Rigel Pharmaceuticals, Inc. Assays for identifying ubiquitin agents and for identifying agents that modify the activity of ubiquitin agents
US7781182B2 (en) 2000-04-03 2010-08-24 Rigel Pharmaceuticals, Inc. Ubiquitin ligase assay
DE102014203266A1 (en) 2014-02-24 2015-08-27 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Composition with FRET pair in defined geometry
CN108026148A (en) * 2015-06-05 2018-05-11 牛津大学创新有限公司 Fusion protein synthetic method and product

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Methods Cell Biol. 58, S. 293-314, 1999 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7524642B2 (en) 2000-04-03 2009-04-28 Rigel Pharmaceuticals, Inc. Assays for identifying ubiquitin agents and for identifying agents that modify the activity of ubiquitin agents
US7781182B2 (en) 2000-04-03 2010-08-24 Rigel Pharmaceuticals, Inc. Ubiquitin ligase assay
EP1487973A1 (en) * 2002-03-04 2004-12-22 Rigel Pharmaceuticals, Inc. Assays for identifying ubiquitin agents and for identifying agents that modify the activity of ubiquitin agents
EP1487973A4 (en) * 2002-03-04 2006-08-02 Rigel Pharmaceuticals Inc Assays for identifying ubiquitin agents and for identifying agents that modify the activity of ubiquitin agents
DE102014203266A1 (en) 2014-02-24 2015-08-27 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Composition with FRET pair in defined geometry
DE102014203266B4 (en) 2014-02-24 2018-07-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Composition with FRET pair in defined geometry
CN108026148A (en) * 2015-06-05 2018-05-11 牛津大学创新有限公司 Fusion protein synthetic method and product
CN108026148B (en) * 2015-06-05 2022-12-30 牛津大学创新有限公司 Method and product for synthesis of fusion protein

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