Biosynthese und Funktionen von KDNyliertem Glykoproteinen

Sialinsäuren werden häufig als terminale Modifikationen von an Proteine gebundenen Polysacchariden beobachtet. Durch ihre exponierte Position und ihre ubiquitäre Verbreitung können diese Zucker eine Vielzahl physiologischer und pathologischer Prozesse beeinflussen. Unter den zahlreichen Sialinsäuren ist die desaminierte Sialinsäure namens 2-Keto-3-desoxy-D-glycero-D-galacto-nononsäure (KDN) ein selten untersuchter Zuckerrest. Einzigartige Eigenschaften von KDN-tragenden Polysacchariden sind die Resistenz gegenüber der Spaltung durch spezifische menschliche Polysaccharid-abbauende Enzyme und das Vorhandensein von KDN als freier Zucker in bestimmten Tumormikroumgebungen und bei Nierenerkrankungen beim Menschen. Es besteht eine große Informationslücke über die Funktionalität von KDN-tragenden Polysacchariden. Die Hauptgründe dafür sind: (i) ihr geringes Vorkommen in der Natur und (ii) die Überlappung mit anderen Biosynthesewegen. Daher ist es eine Herausforderung, homogene Polysaccharide zu erhalten, die KDN- Monosaccharide tragen, um die funktionellen und biochemischen Eigenschaften zu untersuchen. Es besteht großes Interesse an der Entwicklung von Methoden zur Herstellung rekombinanter Glykoproteine mit definierter Glykosylierung für funktionelle Studien oder therapeutische Anwendungen. Im Vergleich zu Säugetierzellen weisen pflanzliche Expressionssysteme weniger dieser spezifischen Polysaccharidmodifikationen an Proteinen auf, was eine bessere Kontrolle des Glykosylierungsprozesses ermöglicht. Aufgrund der Fülle an Vorläuferzuckern sind Pflanzen besonders gut geeignet, um säugetierähnliche Polysaccharidmodifikationen mit hoher Effizienz zu bilden, was durch Expression der jeweiligen Glykosyltransferasen von Säugetieren in Pflanzen ermöglicht wird. Um die in-vivo-Synthese von KDN und seiner aktivierten Form zu ermöglichen, werden ausgewählte Biosyntheseenzyme zusammen mit rekombinanten Proteinen vorübergehend in Nicotiana benthamiana- Pflanzen hergestellt. Die rekombinanten Proteine werden gereinigt und die veränderte Glykosylierung wird mittels Massenspektrometrie analysiert. Die homogen modifizierten rekombinanten Glykoproteine werden biochemisch charakterisiert, und der Effekt von KDN auf die Serum-Halbwertszeit, die Immunogenität und die Rezeptorbindung wird untersucht, um neue Erkenntnisse über die biologische Funktion von KDN- tragenden Proteinen zu gewinnen.