Poly-N-Acetyllactosamine für die Biofunktionalisierung von Biomaterialoberflächen

• Poly-N-acetyllactosamines for the biofunctionalization of biomaterial surfaces

Lange, Bastian; Elling, Lothar (Thesis advisor); Schwaneberg, Ulrich (Thesis advisor)

Aachen (2019)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2019

Kurzfassung

Die vorliegende Dissertation untersuchte verschiedene Strategien, um eine Synthese von definierten Bindungsmotiven der Keratansulfat-Basiseinheiten zu ermöglichen. Es wurden einerseits rein enzymatische Synthesestrategien zur Synthese von Keratansulfat Oligosacchariden untersucht. In diesen sollen Enzyme zur poly-LacNAc Synthese mit Kohlenhydrat-Sulfotransferasen kombiniert werden. Eine Vorrausetzung ist die Produktion der humanen Sulfotransferasen KSGal6ST (chst1) und GlcNAc6ST-5 (chst6) im bakteriellen oder eukaryotischen Hefesystem (Pichia pastoris). Im Laufe dieser Arbeit konnte eine Vielzahl an Expressionsvektoren erfolgreich konstruiert werden. Trotz nachgewiesener erfolgreicher Transformation konnte keiner der heterologen P. pastoris Stämme rekombinante Sulfotransferasen sezernieren. Eine rekombinante Expression der gewählten Sulfotransferasen ist abschließend als nicht möglich zu beurteilen. Ein weiterer Ansatz ist eine chemo-enzymatische Reaktionskaskade. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Synthese von definierten Bindungsmotiven der Keratansulfat-Basiseinheiten anhand einer chemo-enzymatischen Reaktionskaskade im präparativen Maßstab möglich ist. Es wurde eine chemo-enzymatische Kaskadenreaktion für eine effiziente de novo Synthese von Glykokonjugaten auf Keratansulfat-Basis entwickelt. Es konnten 6-O-sulfatierte mono-, di- und tri-sulfatierte LacNAc-Strukturen bis zur Hexasaccharid-Länge im mg Maßstab synthetisiert werden. Anhand der durchgeführten Studien konnten neue Einsichten in das Substratspektrum humaner β4GalT1 und β3GnT aus H. pylori hinsichtlich 6-O-sulfatierter Akzeptoren gewonnen werden. Zum ersten Mal wurde gezeigt, dass β3GnT aus H. pylori 6-O-sulfatierte Glykane akzeptiert. Es wurde eine Bibliothek an 6-O-sulfatierten LacNAc-Oligosacchariden im präparativen Maßstab synthetisiert, isoliert und verifiziert. Synthetisierte Glykanstrukturen stellen die Basisstrukturen von Keratansulfat dar und werden die Identifikation von Bindungsfaktoren und der minimalen Bindungsepitope von Keratansulfat ermöglichen. Sind Bindungsepitope identifiziert, können diese anhand der entwickelten Synthesestrategie synthetisiert und auf geeigneten Biomaterialoberflächen immobilisiert werden.

Einrichtungen

• Fachgruppe Biologie [160000]
• Lehr- und Forschungsgebiet Biomaterialien [162820]