Neo-Glykoproteine

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Zur multivalenten Präsentation von Glykanen werden nicht-glykosylierte Serumproteine (z.B. Rinderserumalbumin, BSA) als Plattform benutzt. In einem 2-stufigen Prozess werden die funktionellen Gruppen der Aminosäuren Seitenketten (zum Beispiel NH₂-) gezielt mit synthetisierten Glykanen kovalent verbunden. Die Konjugation erfolgt unter milden Bedingungen, d.h. in wässrigem Milieu und bei Raumtemperatur, ohne die Protein- oder Glykanstrukturen zu beeinträchtigen. Die Analyse der künstlich glykosylierten Proteine, Neo-Glykoproteine, erfolgt durch einen optimierten biochemischen Assay (TNBS Assay) oder durch SDS Polyacrylamid-Gelelektrophorese.

Die Anzahl der konjugierten Glykane pro Proteinmolekül (Multivalenz) ist steuerbar, wodurch die Interaktionsstärke (Avidität) der Lektine eingestellt werden kann. Die untersuchten Galektine und Toxine binden mit hoher Avidität und Spezifität an die multivalenten Neo-Glykoproteine.

Publikationen zur Synthese und Anwendung von Neo-Glykoproteinen:

Böcker, S., Laaf, D., Elling, L., 2015. Galectin Binding to Neo-Glycoproteins: LacDiNAc Conjugated BSA as Ligand for Human Galectin-3. Biomolecules 5, 1671-1696. https://doi.org/10.3390/biom5031671.

Böcker, S., Elling, L., 2017. Biotinylated N-Acetyllactosamine- and N,N-Diacetyllactosamine-Based Oligosaccharides as Novel Ligands for Human Galectin-3. BioEng. 4, 31. https://doi.org/10.3390/bioengineering4020031.

Fischöder, T., Laaf, D., Dey, C., Elling, L., 2017. Enzymatic Synthesis of N-Acetyllactosamine (LacNAc) Type 1 Oligomers and Characterization as Multivalent Galectin Ligands. Molecules 22, 1320. https://doi.org/10.3390/molecules22081320.

Laaf, D., Bojarová, P., Mikulová, B., Pelantová, H., Křen, V., Elling, L., 2017. Two-Step Enzymatic Synthesis of β-D-N-Acetylgalactosamine-(1→4)-D-N-acetylglucosamine (LacdiNAc) Chitooligomers for Deciphering Galectin Binding Behavior. Adv. Synth. Catal. 359, 2101-2108. https://doi.org/10.1002/adsc.201700331.

Laaf, D., Bojarová, P., Pelantová, H., Křen, V., Elling, L., 2017. Tailored Multivalent Neo-Glycoproteins: Synthesis, Evaluation, and Application of a Library of Galectin-3-Binding Glycan Ligands. Bioconj. Chem. 28, 2832-2840. https://doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.7b00520.

Laaf, D., Steffens, H., Pelantová, H., Bojarová, P., Křen, V., Elling, L., 2017. Chemo-Enzymatic Synthesis of Branched N-Acetyllactosamine Glycan Oligomers for Galectin-3 Inhibition. Adv. Synth. Catal. 359, 4015-4024. https://doi.org/10.1002/adsc.201700969.

Bumba, L., Laaf, D., Spiwok, V., Elling, L., Křen, V., Bojarová, P., 2018. Poly-N-Acetyllactosamine Neo-Glycoproteins as Nanomolar Ligands of Human Galectin-3: Binding Kinetics and Modeling. Internat. J. Mol. Sci. 19, 372. https://doi.org/10.3390/ijms19020372.

Zhang, H., Laaf, D., Elling, L., Pieters, R.J., 2018. Thiodigalactoside-Bovine Serum Albumin Conjugates as High-Potency Inhibitors of Galectin-3: An Outstanding Example of Multivalent Presentation of Small Molecule Inhibitors. Bioconj. Chem. 29, 1266-1275. https://doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.8b00047.

Heine, V., Boesveld, S., Pelantova, H., Kren, V., Trautwein, C., Strnad, P., Elling, L., 2019. Identifying Efficient Clostridium difficile Toxin A Binders with a Multivalent Neo-Glycoprotein Glycan Library. Bioconj. Chem. 30, 2373-2383. https://doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.9b00486.

Hoffmann, M., Hayes, M.R., Pietruszka, J., Elling, L., 2020. Synthesis of the Thomsen-Friedenreich-antigen (TF-antigen) and binding of Galectin-3 to TF-antigen presenting neo-glycoproteins. Glycoconjugate J. 37, 457-470. https://doi.org/10.1007/s10719-020-09926-y.

Heine, V., Hovorková, M., Vlachová, M., Filipová, M., Bumba, L., Janoušková, O., Hubálek, M., Cvačka, J., Petrásková, L., Pelantová, H., Křen, V., Elling, L., Bojarová, P., 2021. Immunoprotective neo-glycoproteins: Chemoenzymatic synthesis of multivalent glycomimetics for inhibition of cancer-related galectin-3. Eur. J. Med. Chem. 220, 113500. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2021.113500.

V. Heine, T. Kremers, N. Menzel, U. Schnakenberg, L. Elling (2021). Electrochemical Impedance Spectroscopy Biosensor Enabling Kinetic Monitoring of Fucosyltransferase Activity. ACS Sensors 6, 1003-1011. https://doi.org/10.1021/acssensors.0c02206