Heptosephosphat-Liganden
- Biotechnologie
- Forschungscluster "Bioindustrielle Technologien"
Abstract
Gram-negative Bakterien verfügen über eine Vielfalt an Abwehrmechanismen gegen das Immunsystem ihrer jeweiligen Wirtsorganismen. Die äußere Membran der bakteriellen Zellwand enthält ein Glykolipid, das als Lipopolysaccharid bezeichnet wird, und das eine Reihe von Schutzfunktionen ausübt. Im Gegensatz zur äußeren Region dieses Polysaccharids, die eine hohe strukturelle Vielfalt aufweist, ist der innere Abschnitt - die Kernregion - wesentlich stärker konserviert und enthält häufig längerkettige Zucker wie Heptosen und 3-Desoxy-octulosonsäure (Kdo). Trotz der abschirmenden Wirkung der Polysaccharidkette auf den Kernbereich sind aber Wechselwirkungen der Kernregion mit Komponenten des angeborenen und adaptiven Immunsystems beschrieben worden wie beispielsweise die Interaktion mit monoklonalen Antikörpern und Lektinen. Eine detaillierte Untersuchung der Bindungseigenschaften mit den in der Kernregion vorhandenen Heptose-Einheiten wurde bislang nicht durchgeführt. Das Projekt zielt auf die strukturelle und molekulare Basis der Erkennung von Heptoseoligo-sacchariden und Heptosephosphaten durch ausgewählte Komponenten des angeborenen und adaptiven Immunsystems. Im Speziellen soll die Bindung der Heptoseregion an das Humane Surfactant Protein D, einem Vertreter der C-Lektine, untersucht werden, welches die Immunantwort in der Lunge reguliert. Dieses Protein agiert als Sofortabwehr gegen Mikroorganismen wie Viren, Bakterien und Pilze durch Aggregation der Erreger. Die Untersuchung der spezifischen Wechselwirkung mit der Heptoseregion soll durch chemische Synthese von Oligosacchariden bis zur Größe von Heptasacchariden erfolgen. Zur Synthese der komplexen Kohlenhydratstrukturen werden neue Donoren der Zuckerbausteine Heptose und Kdo erprobt werden und die konventionelle Reaktionsführung im Batch-Verfahren mit optimierten Reaktionsbedingungen in kontinuierlichen Durchflussmikroreaktoren verglichen werden. Die Oligosaccharide werden weiters als Liganden zur Charakterisierung eines kreuz-reaktiven, hoch-affinen und schützenden monoklonalen Antikörpers, WN1 222-5, der kürzlich erstmals kristallisiert werden konnte, eingesetzt werden. Da dieser Antikörper ein breites Spektrum an Gram-negativen Bakterien erkennt, bietet er das Potential für eine weitere Entwicklung zur Anwendung bei schwerwiegenden bakteriellen Infektionen bis hin zum septischen Schock. Die Bindungsstudien und röntgenkristallographischen Arbeiten sind gemeinsam mit etablierten internationalen Gruppen aus Deutschland, Kanada und USA geplant und umfassen immunchemische Tests, Oberflächen-Plasmon Resonanz und isotherme Mikrokalorimetrie ebenso wie Röntgenstrukturuntersuchungen der kokristallisierten Liganden mit dem Humanen Surfactant Protein D und dem monoklonalen Antikörper, WN1 222-5. Ergänzt werden diese Studien mit molecular modeling und NMR-spektroskopischen Messungen zur näheren Bestimmung der molekularen Details der Protein-Kohlenhydrat Wechselwirkung. Die Ergebnisse aus dem Projekt sollten allgemein zu einem besseren Verständnis der Wechselwirkung von geladenen Zuckern mit Proteinen führen und die Basis zur Entwicklung von Impfstoffen und besserer Therapiemöglichkeiten bei klinisch relevanten Infektionen erweitern.
www.ics2018.eventos.chemistry.ptMitarbeiter*innen
Paul Kosma
Univ.-Prof. i.R. Dipl.-Ing.Dr.techn. Paul Kosma
paul.kosma@boku.ac.at
Tel: +43 1 47654-77355
Projektleiter*in
01.11.2010 - 31.10.2013
Markus Blaukopf
Dipl.-Ing.Dr. Markus Blaukopf
markus.blaukopf@boku.ac.at
Tel: +43 1 47654-77301, 77383
Projektmitarbeiter*in
01.11.2010 - 31.10.2013
BOKU Partner
Externe Partner
Forschungszentrum Borstel
Sven Müller-Loennies
Partner
University of Victoria
Stephen Evans
Partner
Boston University
James Head
Partner
Washington University School of Medicine
Erika Crouch
Partner