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25. August 2000

Zuckerchemie - ein Forschungsgebiet mit enormer Reichweite

Am 28. August 2000 beginnt das 20th International Carbohydrate Symposium an der Universität Hamburg

Vom 27. August bis 1. September 2000 findet das 20th International Carbohydrate Symposium in Hamburg statt. An der Universität Hamburg wird Präsident Dr. Jürgen Lüthje am kommenden Montag, 28. August 2000, um 8.30 Uhr, mehr als 1.100 Teilnehmer im Auditorium Maximum begrüßen.

Professor Joachim Thiem vom Institut für Organische Chemie der Universität Hamburg ist Local Chairman des Symposiums und selber ein herausragender Glyco-Forscher. Er stellt im Folgenden die wissenschaftlichen Inhalte der Kohlenhydratforschung vor - die Saccharidchemie ist ein Forschungsgebiet mit enormer Reichweite: für die Viren- und Krebsforschung, für den Bereich der Knorpelbildung und die Analyse und Entwicklung neuer pharmakologischer Stoffe sowie moderner Diätnahrungsmittel.

DIE WISSENSCHAFTLICHEN INHALTE

Die Grundfunktionen der Kohlenhydrate als größte Naturstoffklasse neben den Proteinen und Nukleinsäuren und die besondere Bedeutung der Kohlenhydrat-Protein-Interaktionen für zahlreiche biologische Prozesse steht außer Frage. Bisher hatten aber die Proteine und Nukleinsäuren durch die rasante Entwicklung der Molekularbiologie eine dominierende Stellung in den Lebenswissenschaften. Mit der ständig zunehmenden Kenntnis primärer genetischer Informationen durch Genomsequenzierung wird deutlich, daß für das Verständnis solcher Informationen eine detaillierte Charakterisierung der primären Genprodukte nötig wird. Für einen vertieften Einblick in die Struktur und Wirkung sekundärer Genprodukte, wie den Kohlenhydraten und den Glycokonjugaten, ist die Charakterisierung der an der Biosynthese der Kohlenhydrate und der Biosynthese komplexer Kohlenhydratstrukturen beteiligten primären Genprodukte, den Enzymen, unerläßlich. Deshalb hat die Glycoforschung in letzter Zeit an Bedeutung gewonnen, und es sind neue Verfahren und Geräte entwickelt worden, die die Aufklärung und auch die Herstellung komplexer Strukturen biologisch aktiver Glycoderivate erlauben.

In der belebten Natur werden viele Vorgänge von kohlenhydrathaltigen Makromolekülen ausgelöst, die als "reine" Kohlenhydrate (Oligo-, Polysaccharide) oder Glycokonjugate (Glycoproteine und -lipide) in der Flüssigphase oder Zell-assoziiert zu finden sind und mit spezifischen Rezeptoren bzw. Liganden reagieren. Hierdurch ergeben sich vielfältige Kohlenhydrat-Protein-Wechselwirkungen im flüssigen Milieu oder an der Grenzfläche von Zelloberflächen. Diese Reaktionen sind durch ein breites Spektrum unterschiedlicher Spezifitäten gekennzeichnet, was eine große Variabilität der beteiligten Strukturen erfordern. Daneben üben Oligosaccharide in Glycokonjugaten einen Einfluß auf die räumliche Struktur und damit auf die biologischen Eigenschaften des Protein- bzw. Lipidanteils aus. Die Tatsache, daß nur zwanzig unterschiedliche Monosaccharide miteinander zu beinahe 360 Millionen Tetrasacchariden verknüpft werden können, mag einen Eindruck von der außerordentlichen Vielfalt möglicher Strukturen vermitteln. So schreibt man heute komplexen Oligosacchariden hochspezifische Erkennungsfunktionen zu, wie dem Proteintargeting in der Zelle, den hormonähnlichen und immunsuppressiven Wirkungen, den entscheidenden Funktionen bei Infektionen, dem Verlauf entzündlicher Prozesse, sowie wesentliche Elemente der Zell-Zell-Erkennung. Solchen biologischen Prozessen entsprechen auf molekularer Ebene selektive Wechselwirkungen zwischen Proteinrezeptoren und Kohlenhydratliganden. Hier liegt eine weitere Herausforderung für die Glycobiologie: ein nachhaltigeres Verständnis der spezifischen Erkennungsfunktionen von Kohlenhydraten auf molekularer Ebene.

Wesentliche Schwerpunkte der Grundlagenforschung über kohlenhydratvermittelte biologische Phänomene auf molekularer Ebene sind derzeit:

• Darstellung kohlenhydrathaltiger Strukturen durch konventionelle und enzymatische Glycosid- sowie Peptid- und Glycopeptid-Synthesen
• Analyse primärer, konformativer und übergeordneter Strukturen
• Bindung von Glycostrukturen an Rezeptoren
• Aufklärung der molekularen Organisation der Kohlenhydratbiosynthese im weitesten Sinne
• Studium der Wirkung von Kohlenhydraten und kohlenhydrathaltigen Strukturen und der Kohlenhydrat-Protein-Wechselwirkungen von pro- und eukaryonten biologischen Systemen.

Mit der Glycobiotechnologie verbinden sich moderne Entwicklungsstrategien in Richtung auf die Behandlung unterschiedlicher Krankheiten wie Tumoren, Entzündungen oder Herz-Kreislauf-Defekten. Darüber hinaus sind neue Wege der Immunstimulation sowie der Entwicklung neuer Diagnostika und Nahrungsmittel-Additiva wichtig. Dieses schnell wachsende Forschungsgebiet stellt eine technologische Plattform für umfassende Anwendungsmöglichkeiten in Medizin, Ernährung und Technik dar. Bereits jetzt geht man in Europa, USA und Japan von einem künftigen Marktanteil kohlenhydrathaltiger Medikamente von mehr als 20 Mrd. Dollar jährlich aus. Allein das Glycoprotein Erythro poietin (EPO) erreicht weltweit jährlich einen Umsatz im Milliardenbereich.

Weltweit, und derzeit auch in Deutschland entstehen Zentren der Glycobiotechnologie, in denen Forschungsgruppen sowie kleinere Firmen ihre Aktivitäten auf Fragestellungen fokussieren wie z.B.:

• Hemmung der Aufnahme bestimmter Viren
• Diagnostik von Metastasen und Metastasenprophylaxe
• Knorpel- und Knochenbildung
• Rekombinante Glycoproteine
• Analytik und chemische Synthese von Glycoverbindungen.

Bei Rückfragen wenden Sie sich an:

Prof. Dr. Joachim Thiem,
Institut für Organische Chemie der Universität Hamburg,
E-Mail,
Tel. 42838 4241 oder Tel. 42838 4325 oder 42838 2806.

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