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Thisbe K. Lindhorst, CAU Kiel
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Biologische ChemieBiologische Chemie
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 ZelleDie glycosylierte Zelle
Die glycosylierte ZelleDie glycosylierte Zelle
Die glycosylierte ZelleDie glycosylierte Zelle
OHO
HOHO
O
O
OHO
HOO
OH
O
OHO
OH
NHAc
O
NHAc
OH
HOOO
HO OHO
OH
HOHO
OHO
OH
HOHO
OHO
N NH
O O
H Asn (N)
GlcNAc
ManMan
GlcNAcMan
> 100 nm> 100 nm
DimensionenDimensionen
Poliovirus: klein, 25 Nanometer
Influenzavirus: viel größer, 115 Nanometer
Rote Blutzellen: 7500 Nanometers
Walter GilbertRekombinante DNA: Nobelpreis 19801980
Zum Nachdenken: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."
TranskriptionTranskription
TranslationTranslation
post-translationalepost-translationaleModifikationenModifikationen
DNADNA
FunktionFunktion
m-RNAm-RNA
ProteinProteinGlycosylierungGlycosylierung
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
OH3C
HOOH
OH
O
AcHN
HO
OH
O
HO OH
O
O
O
HO
oligo-saccharide
A
OH3C
HOOH
OH
O
HO
HO
OH
O
HO OH
O
O
O
HO
oligo-saccharide
B
oligo-saccharide
OH3C
HOOH
OH
HO
HO OH
O
O
O
H
Lektine sind Proteine, die auf die Erkennungvon Zuckern spezialisiert sind
Liganden Epitope
Receptoren Kohlenhydrat-erkennende Domänen (CRDs)
Säugetier-Lektine
C-Typ-Lektine P-Typ-LektineS-Typ-Lektine(Galacetine)
EndocytotischeLektine
Collektine
Selektine
E-SelektinL-Selektin P-Selektin
New erythrocyte
Aging erythrocyte
Old erythrocyte
No binding toasialoglycoprotein
receptor
Hepaticasialoglycoprotein
receptor
No binding toasialoglycoprotein
receptor
BindingBinding toasialoglycoprotein
receptor
=O
HO
OH
HO OH
liver cells
O
HO
OH
HOOH
O
-OOC
OOH
HO OH
HN
O
H3C
=
Multivalency
is of
functional importancefor carbohydrate-proteininteractions
Neu5Ac-GalNeu5Ac-Gal
GalGal
Microbial adhesion: e.g., influenza virusadhesion of E. coli
Anti-adhesiontherapy:
Inhibition ofmicrobial adhesionusing glyco-ligands
carbohydrate drugs
Mannose-spezifische Ahäsion von E. coli
Typ- 1-Fimbrien
Adhäsive Organellen von Escherichia coliWichtig für Virulenz pathogner E. coli-StämmeHaupteinheit: FimA-ProteinAdhäsin: FimH-Protein
FimH-Protein
Lektin: vermittelt Adhäsion an WirtszellenMannose-spezifisch, terminale -MannosideAn der Spitze der Fimbrien (Pili)
Mannose-spezifische Ahäsion von E. coli
Struktur des FimH-Adhäsins
O
OH
HOHO
OH
HNNH
OOH
OHOH
OH
HN
NH
S
S
~ 100 mal besserals MeMan
Science 1999
!
Oligovalent glycomimetics
glycoclustersselectively functionalized
glycoclustersselectively functionalizedglycodendrimers
glycodendrons
glycodendrimers
(macro)cyclicglycoclusters
glyco-cyclodextrins
glyco-calixarenesneoglycopolymers
glycotelomersglycopeptoids
glyco-micellesglyco-liposomes
self-assembledglyco-monolayers
dendrigraft glycopolymersdendronized polymers
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