Physiologische Chemie Tiermedizin
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Forschung

Kohlenhydrate sind viel, viel mehr als ein einfacher biochemischer Treibstoff, oder - als Polymer - der molekulare Baustoff, um Insekten und Pflanzen Stabilität zu verleihen. Ein offensichtliches Zeichen für eine weitreichende physiologische Funktion: Zuckerketten werden häufig an Proteine und Lipide verknüpft präsentiert. Dieser Anteil zellulärer Glycokonjugate bietet ein vielfältiges Mittel, biochemische Signale aufzubauen. Tatsächlich haben Oligosaccharide ein außergewöhnliches Talent in dieser Hinsicht. Sie übertreffen alle anderen Klassen von Biomolekülen in ihrer Kodierungskapazität innerhalb eines Oligomers (Kodewort).

Vier strukturelle Faktoren sind für diese Eigenschaft verantwortlich: das Potenzial der Variabilität von Verknüpfungspunkten, anomerische Position und Ringgröße sowie die Möglichkeit von Verzweigungen (erste und zweite Dimension des Zuckercodes). Spezifische intermolekulare Erkennung wird durch das weitreichende Potenzial für Wasserstoff-/Koordinationsbindungen und für C-H/pi-Interaktionen gefördert. Im Laufe der Evolution hat sich eine Vielzahl an Proteinfaltungsmotiven entwickelt, die die Fähigkeit besitzen, bestimmte Glykane aus der natürlichen Vielfalt spezifisch zu binden.

Die Thermodynamik dieser Reaktion profitiert von dem Vorkommen dieser Liganden in wenigen, energetisch begünstigten Konfomeren, im Gegensatz zu hochflexiblen Peptiden (dritte Dimension des Zuckercodes). Sequenz, Form und räumliche Aspekte der Glykanpräsentation (z.B. Multivalenz) sind Hauptfaktoren, um die Affinität der Lektinbindung zu regulieren.

Auf der zellulären Ebene werden bestimmte Glykanmerkmale - Ergebnis enzymatischer Synthese und dynamische Umstrukturierungen - als Biomarker definiert. Ihre Anwesenheit bekommt eine funktionelle Perspektive durch die Koregulation vom zugehörigen Lektin als Effektor, z.B. im Rahmen der Wachstumsregulation. Das Zusammenspiel von Glykan- und Lektinexpression ist ein effizientes Mittel mit weitreichender Relevanz, um das Verschlüsselungspotenzial der Oligosaccharide physiologisch und medizinisch auszunutzen.

Unser Forschungsziel

  • zum Verständnis des Zuckercodes beizutragen, und zwar auf Ebene der Glykanstruktur
  • Glykan-Lektin Wechselwirkung, mit Implikationen für die Entwicklung von Pharmaka
  • Regulation der Expression von Glykanparametern und zugehörigen Lektinen, mit biomedizinischer Relevanz

Um dieses Ziel zu erreichen, ist ein Netzwerk enger Zusammenarbeit mit Kollegen und Freunden aus Europa, Asien, Amerika und Australien hilfreich, zu dem wir Neuankömmlinge jederzeit Willkommen heißen.