Synthese und Anwendung von Kohlenhydrat-Fängerverbindungen zur selektiven Isolierung von Lektinen und Adhäsion von Zellen

Lowins, Sebastian; Albrecht, Markus; Weinhold, Elmar

doi:urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2016-107492

Synthese und Anwendung von Kohlenhydrat-Fängerverbindungen zur selektiven Isolierung von Lektinen und Adhäsion von Zellen = Synthesis and application of carbohydrate capture compounds for selective isolation of lectins and adhesion of cells

Lowins, Sebastian^RWTH*

2016 & 2017

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Master of Science Sebastian Lowins

ImpressumAachen 2016

Umfang1 Online-Ressource (253 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2016

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2017

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Weinhold, Elmar (Thesis advisor) ; Albrecht, Markus (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2016-10-13

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2016-107492
DOI: 10.18154/RWTH-2016-10749
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/678887/files/678887.pdf
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/678887/files/678887.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Proteine (frei) ; capture compound (frei) ; surface (frei) ; photocrosslinking (frei) ; modification (frei) ; extracecullar matrix (frei) ; implants (frei) ; star-PEG (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 540

Kurzfassung
Trifunktionelle Photoquervernetzer auf Glutaminsäurebasis, bestehend aus aromatischem Azid in Form von p-Azidobenzoesäure als Photoquervernetzer, N-Acetylglukosamin bzw. N-Acetyllaktosamin als Selektivitätsfunktion und einem Amin bzw. Biotin als Sortierfunktion wurden über 6 bis 9 Schritte und Ausbeuten von 1 bis 19.7 % synthetisiert und fanden in verschiedenen Projekten Anwendung. Aminofunktionalisierte Photoquervernetzer wurden zur selektiven Immobilisierung von Galektin-3 aufNCO-sP(EO-stat-PO) beschichteten Mikrotiterplatten verwendet, um eine artifizielle extrazellulare Matrix zu bilden. Es konnte gezeigt werden, dass sich die dargestellten Verbindungen auf der Oberfläche immobilisieren lassen und im folgenden Schritt Galektin-3 kovalent fixieren, ohne die biologische Funktion des Proteins zu beeinträchtigen, was durch die nachträgliche Inkubation mit Asialofetuin bestätigt wurde. So wurde ein System entwickelt, welches unter anderem für Modifikationen von Implantaten verwendet werden kann, die Immunreaktionen des Körpers unterbinden sollen. Weiterhin wurden biotinmodifizierte Photoquervernetzer-Analoga, wie sie bereits von Charrack et al. eingesetzt wurden, auf ihre spezifische Bindung an Proteine untersucht, wobei der Fokus auf den möglichen Nebenreaktionen eines aktivierten aromatischen Azids mit den in der Untersuchungslösung vorhandenen Proteinen lag. Sogenannte Capture-Experimente wurden sowohl OnBead als auch OffBead durchgeführt und mögliche Ursachen für eine unspezifische Capture-Ausbeute identifiziert. Es konnte gezeigt werden, dass Proteine unspezifisch an dieSortierfunktion binden, was nach der Aktivierung des aromatischen Azids zu einer kovalenten Bindung zwischen Molekül (Capture Compound) und Protein führt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen können trifunktionelle Capture Compounds weiter optimiert werden,um Sie zuverlässig bei der Entschlüsselung des Proteoms einzusetzen.

In this thesis trifunctional photocrosslinkers based on glutamic acid were synthesized in six to nine steps, with a yield of up to 19.7 %. As functional groups were used: a) an aromaticazide as photocrosslinker b) LacNAc as a selectivity function and c) a free amine or biotin for immobilization on different surfaces. Compounds containing a free amine were used for selective immobilization of Galectin-3 on NCO-sP(EO-stat-PO) modified microplates building an artificial extracellular matrix. LacNAc is specifically recognizedby Galectin-3 and after non-covalent binding covalently bound to the compound via photocrosslinking with the azide. Galectin-3 connected to a surface by photocrosslinkers remained biofunctional and was able to bind further glycoproteins as demonstrated with Asialofetuin. This system can now be used to develop surfaces for implants to suppress immune reactions of the body. Biotin containing photocrosslinkers, so called capture compounds were used to specifically capture GlcNAc-binding proteins in solution with focus on side reactions occuring between activated azide and proteins. OnBead- and OffBead-capture-experiments were carried out to identify causes for unspecific binding of the capture compounds to proteins. It is shown that proteins bind unspecifically to biotin and are covalently linked to the molecule via the aromatic azide. Further studies now should be carried out to optimize capture compounds and suppress unspecific side reactions to enable the use of capture compounds for reliable decoding of the proteome.

OpenAccess:
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