Dokument: Sequenz-definiert sulfatierte und sulfonierte Glykooligo(amidoamine) und deren Präsentation auf Membranen

Titel:	Sequenz-definiert sulfatierte und sulfonierte Glykooligo(amidoamine) und deren Präsentation auf Membranen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=62565
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230505-104916-2
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Hoffmann, Miriam [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 13,26 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 03.05.2023 / geändert 03.05.2023
Beitragende:	Prof. Dr. Hartmann, Laura [Gutachter] PD Dr. Klaus Schaper [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibung:	Kohlenhydrat-funktionalisierte Lipide und Proteine bilden die Glykokalyx, eine Zuckerschicht auf der Zellmembran, deren verschiedene Glykane von Proteinen erkannt und u.a. zur Vermittlung von Zell-Zell- und Zell-Pathogen-Interaktionen genutzt werden können. In Zeiten der COVID-19-Pandemie ist insbesondere die Rolle Kohlenhydrat-bindender Virusproteine für die Virusinfektion erneut in den Fokus der Forschung gerückt. Die Untersuchung solcher Prozesse bedient sich häufig dem Prinzip der Nachahmung natürlicher Glykane und es werden künstliche Glykomimetika verwendet, die in ihrer Struktur und ihren Eigenschaften einfacher modifizierbar und variierbar sind. Die Festphasensynthese von Hartmann et al. wurde zur Herstellung von sequenz-definierten, monodispersen Glykooligo(amidoaminen) als Mimetika natürlicher Glykane unter Verwendung maßgeschneiderter Bausteine etabliert. Für diese löslichen Liganden wurde die Interaktion mit Proteinen bereits in verschiedenen Studien ausführlich charakterisiert. Um jedoch die dynamischen Prozesse der Glykokalyx besser nachahmen zu können sind Liposomen - Vesikel aus Lipiddoppelschichten - von großer Bedeutung, da sie als Zellmimetika verwendet werden können; auch die Modifikation natürlicher Membranen mit künstlichen Liganden kann in diesem Kontext genutzt werden. Um nun neue Einblicke in die Interaktion von Glykooligo(amidoaminen) mit Proteinen erhalten zu können, wurde im Rahmen dieser Arbeit die synthetische Funktionalisierung von Glykooligo(amidoaminen) mit Membranankern, deren Integration in künstliche und natürliche Membranen und die Anbindung von Proteinen an die erhaltenen Membransysteme untersucht. Im ersten Teil der Arbeit wurde die Herstellung global und segmentweise sulfatierter Glykooligo(amidoamine) als Mimetika sulfatierter Glykosaminoglykane (sGAGs) mittels Festphasensynthese etabliert. Natürliche Heparansulfatpolysaccharide, die zu den sGAGs zählen, weisen sowohl hoch als auch nicht sulfatierte Bereiche auf, wobei der Einfluss dieser Domänenstrukturen auf die Interaktion mit Proteinen bisher wenig erforscht ist. In der hier vorgestellten Arbeit konnte nun durch die Einführung eines photospaltbaren Linkers erstmalig die Synthese segmentweise sulfatierter Strukturen mittels Festphasensynthese ermöglicht werden. Das weiterentwickelte Syntheseprotokoll erlaubt somit die Herstellung maßgeschneiderter sGAG-Mimetika. Im anschließenden Kapitel sollte nun die Funktionalisierung von Membranen mit sGAG-Mimetika zur Studie von Virus-Membran-Interaktionen ermöglicht werden. Viren nutzen häufig sGAGs auf der Glykokalyx zur Anbindung an Zellen im ersten Schritt der Infektion. Zur Herstellung der Kohlenhydrat-funktionalisierten Membrananker-tragenden Strukturen wurde die Festphasensynthese genutzt, um einen möglichst modularen Syntheseansatz zu erhalten, der es erlaubt spezifisch funktionalisierte Strukturen herzustellen. Erste Studien zur Anbindung von Virus-ähnlichen Partikeln an entsprechend dekorierte Membranen zeigten dann, die erfolgreiche Funktionalisierung von Vesikeln und natürlichen Zellmembranen sowie die Anbindung der verwendeten Virus-ähnlichen Partikel, sodass das etablierte System auch in zukünftigen Studien zu Virus-Membran-Interaktionen genutzt werden kann. Eine weitere Klasse von Proteinen, deren Untersuchung mit Hilfe von funktionalisierten Membransystemen von Interesse ist, ist die Klasse der Galektine. Galektine sind Kohlenhydrat-bindende Proteine und können im Organismus aufgrund ihrer Fähigkeit zur Oligomerisierung, durch Bindung an Polysaccharide der Glykokalyx die Bildung von Clustern auf der Membran herbeiführen und so Prozesse wie Zellanbindung- und Wanderung vermitteln. In Arbeiten von Freichel et al. zeigten homo- und heteromultivalent funktionalisierte Glykooligo(amidoamine) als lösliche Liganden gegenüber den Proteinen Galektin-3 und Galektin- 1 hohe Aviditäten. Um die Interaktion nun auch in Bezug auf ihre Dynamik und den Einfluss der Ligandpräsentation untersuchen zu können, wurde daher im ersten Teil dieser Arbeit die Interaktion dieser Liganden sowie Ligand-funktionalisierter Liposomen als Zellmimetika mittels NMR-Studien, bei denen die Liposomen und Proteine in Lösung beobachtet werden können, untersucht. Diese wurden in Zusammenarbeit mit Kooperationspartner*innen am Institut CICbioGUNE in Derio (Spanien) unter der Leitung von Prof. Dr. Jesús Jiménez-Barbero durchgeführt. Durch Kombination der NMR-Studien mit Cryo-Elektronenmikroskopie und Molekulardynamik-Simulationen konnten die Mechanismen der Interaktion beleuchtet werden.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Organische Chemie und Makromolekulare Chemie
Dokument erstellt am:	05.05.2023
Dateien geändert am:	05.05.2023
Promotionsantrag am:	17.11.2022
Datum der Promotion:	19.04.2023