Synthese von Glykosiden mit Lipidanker zur Untersuchung biologischer Erkennungsprozesse

Abstract

Eine Reihe wichtiger Erkennungsprozesse in biologischen Systemen basieren auf spezifischen Wechselwirkungen von terminalen Kohlenhydratresten der Glykokonjugate mit Proteinen. Untersuchungen zu Interaktionen natürlicher Glykokonjugate (z.B. Sialyl LewisX) mit ihren Rezeptoren (z.B. E-Selektin) zeigen, daß unterschiedliche terminale Kohlenhydrate mit unterschiedlichen Abständen zwischen hydrophoben Bereich und Erkennungsdomäne verantwortlich sind für eine effiziente Liganden-Rezeptor-Bindung. Diese Arbeit beschreibt neue Derivate für die Darstellung polyantennärer Clusterglykolipide. Für die Synthese von Sialyl LewisX-Analoga wählten wir O-alkylierte Pentaerythritolderivate als Grundstruktur. Der selektive Schutz der 3 Hydroxylgruppen ermöglicht die Einführung verschiedener Kopfgruppen in Form von Zuckerderivaten mit oder ohne Ethylenglykolderivaten verschiedener Länge als Spacer, um verschiedene Bindungsepitope zu simulieren. Es wurden Neoglykokonjugate mit unterschiedlichem Glykosidierungsgrad (Mono-, Bis- und Trisglykoside) synthetisiert und mit 1H-NMR und ESI-MS charakterisiert. Erste biochemische Untersuchungen zeigen einen Anstieg der Bindungsaffinität (Concanavalin A) bei Glykokonjugaten mit zwei oder 3 terminalen Kopfgruppen (Clustereffekt). Es wurde weiterhin begonnen, eine Reihe alternativer Reaktionen zur Darstellung von Clusterglykolipiden via Photoaddition von Thiolderivaten an 1-O-Allylglykoside zu entwickeln.

A number of important recognition processes in biological systems are based on specific interactions of terminal carbohydrate residues of glycoconjugates with proteins. The study of the interaction of natural glycoconjugates (e.g. sialyl LewisX) with their receptors (e.g. E-selectin) demonstrate that different terminal carbohydrates with different distances between the hydrophobic and the recognition domain are responsible for an efficient ligand-receptor-binding. This work describes new derivatives suitable for the synthesis of polyantennary cluster glycolipids. In order to synthesize mimetics of sialyl LewisX determinants we have chosen O-alkylated pentaerythritol as core substance. The selective protection of the three hydroxyl groups enables us to introduce various headgroups using different carbohydrates with or without ethoxy spacer of different lengths to simulate a variety in binding epitopes. Neoglycoconjugates with a certain degree of equal carbohydrates (mono-, bis- and trisglycosides) were synthesized and fully characterized by 1H-NMR and ESI-MS. First biochemical investigations demonstrate an increase of the binding affinity (concanavalin A) in case of glycoconjugates with two or three terminal headgroups (cluster effekt). A number of alternative reactions for the synthesise of cluster glycolipids via photoaddition of thiol derivatives with 1-O-allylglycosides were started to develop.