Forschungsthemen

  Vom Gen zum Glykokonjugat L. & F. Biomaterialien

"Wir widmen uns der Glykobiotechnologie"

Glykane werden als Zielmoleküle der Zukunft in der Biomedizin, Pharmazie, Kosmetik und Ernährung angesehen.

Komplexe Oligosaccharide dienen als Bausteine für Glykokonjugate, zum Beispiel Glykoproteine, Glykolipide, Hormone und Antibiotika. Viele Oligosaccharidstrukturen sind als „multifunktionale Informationsträger“ charakterisiert und vermitteln spezifische Erkennungssignale oder modulieren bestimmte biologische Prozesse. Sie spielen zudem eine wichtige Rolle in der inter- und intrazellulären Kommunikation. Die funktionelle Vielfalt von Glykokonjugaten verspricht viele diagnostische und therapeutische Anwendungen. Aus diesem Grund ist das übergeordnete Ziel unseres Forschungsprojekts die Synthese biologisch relevanter Kohlenhydratstrukturen anhand definierter Enzymsysteme. Weiterhin sollen die Bindeeigenschaften dieser Strukturen für die Adressierung von Lektinen (glykanbindende Proteine) charakterisiert werden um die Syntheseprodukte für Anwendungen in der Biomaterialforschung und biomedizinischen Forschung nutzen zu können. Für diese Zwecke konzentrieren wir unsere Forschung auf Glykokonjugate und Neo-Glykokonjugate für die spezifische und selektive Bindung von Lektinen, z.B. von humanen Galektinen und bakteriellen Toxinen.

Für die Bereitstellung solch komplexer Moleküle für biomedizinische Zwecke ist die Entwicklung von effizienten Synthesestrategien notwendig. Eine große Herausforderung besteht in der Synthese des „Glyko“-Anteils dieser Glykokonjugate. Der Begriff „retrosynthetische Biokatalyse“ beinhaltet Glykosidasen, Glykosynthasen und Leloir‑Glykosyltransferasen als katalytische Werkzeuge mit großem Potenzial. Glykosyltransferasen weisen eine äußerst hohe Stereo- und Regioselektivität auf. Sie benötigen jedoch aktivierte Zucker (Nukleotidzucker) als Donorsubstrate. Eine umfassende biochemische Charakterisierung von Glykosyltransferasen und der biosynthetischen Stoffwechselwege von Nukleotidzuckern ist für die Erstellung von Kaskadenreaktionen in der kombinatorischen Biokatalyse notwendig. Das übergeordnete Ziel ist die „Golgi Glykan Fabrik“, in welcher die Kombinationen mehrerer Multi-Enzym-Module eine Fertigungsstraße für die Synthese von natürlichen und modifizierten Glykokonjugaten ermöglicht.

Bei Interesse an unseren Forschungsthemen verweisen wir auf unsere Publikationen [L.Elling (1997), T. Bülter et. al (1997), A. Zervosen & L. Elling (1999), T. Bülter & L. Elling (1999), L. Elling (1999), C. Rupprath et. al (2005), L. Elling (2007), B. Sauerzapfe & L. Elling (2008), C. Römer & l. Elling (2011), L. Engels & L. Elling (2011), P. Borjarova et. al (2013)].

Forschungsthemen

Unsere Forschungsprojekte werden unterstützt von der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG), dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), der Europäischen Union (COST Action), der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) sowie der Exzellenzinitiative der Landes- (NRW) und deutschen Bundesregierung durch ERS@RWTH Aachen University.