Synthesen von Teilstrukturen bakterieller Zellwand-Glykane

Kürzlich wurde über die Funktion zweier verschiedener sekundärer Zellwandpolymerer (SCWP) berichtet, welche die spezifische Verankerung von zwei verschiedenen S-Schicht-Proteinen in den Zellwänden der Bacillus stearotherinophilus-Varianten PV72/p2 und PV72/p6 bewirken. In einem bereits laufenden Projekt (M. Sara und U. B. Sleytr, Projekt 12938-MOB) wird die lektinartige Protein-Kohlenhydrat-Wechselwirkung zwischen SCWP und S-layer-Proteinen im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit in der molekularen Nanotechnologie untersucht. Im vorliegenden Antrag wird vorgeschlagen, synthetische Oligosaccharidderivate herzustellen, welche Teilstrukturen oder Wiederholungseinheiten der SCWP aus den p6- bezw. p2-Varianten entsprechen. Es wird erwartet, daß derartige Verbindungen höchst nützlich sein werden als Bauelemente für das supramolekulare Engineering mit S- Schichtproteinen, als Werkzeuge zur Aufklärung der biologischen Funktion der Polysaccharide, und als Modellverbindungen zum Studium von Protein-Kohlenhydrat-Wechselwirkungen.-- Das SCWP der p6-Variante ist ein regelmäßiges Polysaccharid aus 2,3-Diacetamido-2,3-dideoxy-D-mannuronsäure, N-Acetylglukosamin und Glukose im Verhältnis 2: 1: 1. Die Wiederholungseinheit hat die Struktur -4)-beta-ManpA2,3(NAC) 2 -(1-3)-alpha- GlcpNAc-(1 -4)-beta-ManpA2,3(NAC)2-(1-6)-alpha-Glep(1-. Das SCWP aus der p2-Variante ist ein Polysaccharid aus den Komponenten N-Acetylglukosamin und N-Acetylmannosamin im Verhältnis 2:1 und enthält Pyruvatketal-Gruppen. Die Strukturaufklärung dieses Polysaccharids ist derzeit im Gange.-- Im ersten Jahr der dreijährigen Projektlaufzeit ist geplant, eine bisher nicht beschriebene Monosaccharid-Modellsubstanz entsprechend den beta-ManpA2,3(NAc)2 -Einheiten herzustellen. Gleichfalls unbekannt sind Donor-Moleküle, die sich zum Einbau der beta-ManpA2,3(NAc)2 -Einheiten in Oligosaccharide eignen. Als bevorzugter Ansatz werden Trichloracetimidat-Donor-Moleküle auf der Basis von 2-Azido-2-deoxy-D-altropyranose oder 3-Azido-3-deoxy- D-glukose vorgeschlagen. Nach der beta-Glykosylierung mit diesen Donor-Molekülen soll gemäß bekannten Verfahren die zweite Stickstoff-Funktion mit Konfigurationsumkehr an C-3 bezw. C-2 eingeführt werden. Gleichfalls nach literaturbekannten Präzedenzen soll dann C-6 in die Carboxyl-Funktion der gewünschten Diacetamidomannuronsäure-Einheit umgewandelt werden. Im ersten Jahr sollte auch die Eignung von Glykosyl- Donorverbindungen auf der Basis von D-Mannopyranose zur spezifischen Einführung der erforderlichen alpha-Glc bezw. alpha-GIcNAc-Einheiten untersucht werden.-- Für das zweite Jahr ist geplant, Disaccharid-Bausteine und - Zielstrukturen entsprechend den Teilstrukturen beta-ManpA2,3(NAc)2 -(1-6)-alpha-Glcp und beta- ManpA2,3(NAc)2 -(1-3)-alpha-GlcpNAc zu synthetisieren. Gleichzeitig sollen bei Vorliegen entsprechender Strukturdaten für das SCWP der p2-Variante Modellverbindungen entworfen und entsprechende Monosaccharid- Vorstufen hergestellt werden.-- Im 3. Jahr sollen die Tetra- und Oktasaccharid-Zielstrukturen zusammengefügt und zu Neoglykokonjugaten verarbeitet werden. Gleichzeitig sollen auch Oligosaccharid-Derivate mit gezielten Strukturveränderungen hergestellt werden. Schließlich sollte es bis dahin möglich sein, eine erste Gruppe von Partialstrukturen des SCWP der p2Variante zu synthetisieren.