Thisbe K Lindhorst CAU Kiel Vorlesungsnetz Biologische Chemische

Thisbe K. Lindhorst, CAU Kiel Vorlesungsnetz Biologische Chemische Biologie II Glycobiologie

Glycobiologie beschäftigt sich mit den biologischen Funktionen von Zuckern jenseits ihrer Energiespeicheraufgaben und ihrer Funktion als molekulare Materialien (z. B. Cellulose, Chitin). Im Mittelpunkt des Interesses steht häufig die Funktion der sogenannten Glycocalix, einer nanodimensionierten Zuckerschicht, die alle eukaryontischen Zellen bedeckt.

Die glycosylierte Zelle

> 100 nm

Dimensionen Poliovirus: klein, 25 Nanometer Influenzavirus: viel größer, 115 Nanometer Rote Blutzellen: 7500 Nanometers

Walter Gilbert Rekombinante DNA: Nobelpreis 1980 Zum Nachdenken: Walter Gilbert, 1989: "Wir haben jetzt den Schlüssel für das Goldene Zeitalter. Die Gentechnik wird uns einen Reichtum bescheren, der das Ende der sozialen und wirtschaftlichen Evolution bedeutet. Die Menschheitsgeschichte ist damit am Endpunkt angelangt. "

m-RNA DNA Transkription Translation Protein Glycosylierung post-translationale Modifikationen Funktio

Life is based on the universal principle of the SPECIFIC INTERACTION OF MOLECULES WITH EACH OTHER. Interacting molecules interact as pairs, one of which is called the LIGAND and the other the RECEPTOR. The cartoon above illustrates a number of basic ligand/receptor interactions.

Blutgruppenantigene

Lektine sind Proteine, die auf die Erkennung von Zuckern spezialisiert sind Liganden Epitope Receptoren Kohlenhydrat-erkennende Domänen (CRDs)

Säugetier-Lektine S-Typ-Lektine (Galacetine) C-Typ-Lektine Endocytotische Lektine P-Typ-Lektine Collektine Selektine L-Selektin E-Selektin P-Selektin

Neu 5 Ac-Gal HO = No binding to asialoglycoprotein receptor - HO O OOC O HN HO H 3 C OH O Gal HO OH New erythrocyte Multivalency OH is of functional importance for carbohydrate-protein interactions OH O HO = OH No binding to asialoglycoprotein receptor Aging erythrocyte Binding to asialoglycoprotein receptor Old erythrocyte liver cells Hepatic asialoglycoprotein receptor

Microbial adhesion: e. g. , influenza virus adhesion of E. coli Anti-adhesion therapy: Inhibition of microbial adhesion using glyco-ligands carbohydrate drugs

Mannose-spezifische Ahäsion von E. coli Typ- 1 -Fimbrien Adhäsive Organellen von Escherichia coli Wichtig für Virulenz pathogner E. coli-Stämme Haupteinheit: Fim. A-Protein Adhäsin: Fim. H-Protein Lektin: vermittelt Adhäsion an Wirtszellen Mannose-spezifisch, terminale a-Mannoside An der Spitze der Fimbrien (Pili)

Mannose-spezifische Ahäsion von E. coli Struktur des Fim. H-Adhäsins ! Science 1999 ~ 100 mal besser als Me. Man

Oligovalent glycomimetics glycoclusters selectively functionalized glycoclusters (macro)cyclic glycoclusters glycodendrimers glyco-cyclodextrins glyco-calixarenes selectively functionalized glycodendrimers glycodendrons neoglycopolymers glycotelomers glycopeptoids glyco-micelles glyco-liposomes self-assembled glyco-monolayers dendrigraft glycopolymers dendronized polymers