Glykobiologie

Die Glykobiologie befasst sich mit der Biosynthese, Struktur, Funktion und Evolution von Glykanen und Glykokonjugaten. Die Untersuchung der dynamischen Veränderungen von Glykan- und Glykokonjugatprofilen ist für das Verständnis wichtiger biologischer Prozesse in Organismen von wesentlicher Bedeutung. Das menschliche Immunsystem funktioniert weitgehend über Glykan-Protein-Wechselwirkungen. Die Physiologie und die Erkennung von Krankheitserregern durch Glykoproteine, Glykolipide und Kohlenhydrate werden im Hinblick auf die nächste Generation von Therapeutika, Impfstoffen und Diagnostika für Krebs- und Autoimmunerkrankungen untersucht.

Die Kohlenhydratbestandteile von Zelloberflächen-Glykoproteinen und -Glykolipiden spielen eine Rolle bei Zellkommunikationsprozessen und physiologischen Reaktionen. Zelloberflächen-Glykoproteine und -Glykolipide dienen als Anker für die interzelluläre Adhäsion und als Anheftungsstellen für Antikörper und andere Proteine und fungieren als Rezeptorstellen für Bakterien und Viren. Veränderte Glykosylierungsmuster an der Zelloberfläche stehen in Zusammenhang mit der Zelldifferenzierung, der Entwicklung, der Virusinfektion und sind bei bestimmten Krebsarten diagnostisch relevant. Sieben davon korrelieren mit Veränderungen in der Expression oder Lokalisation relevanter Glykosyltransferasen.

Gemeinsame Anwendungen sind die Forschungsbereiche Glykomik und Glykoproteomik. Sie umfassen Bereiche wie die Glykansynthese, die Glykosylierung und Deglykosylierung sowie die Glykananalyse. Die Glykomik ist ein Teilbereich der Glykobiologie, der darauf abzielt, die Struktur und Funktion von Glykanen oder das Glykom in einer Zelle oder einem Organismus zu ermitteln. Die Glykoproteomik konzentriert sich auf die Bestimmung der Positionen und Identitäten von Glykanen in Glykoproteinen in Zellen oder Geweben. Die Massenspektroskopie findet bei Untersuchungen sowohl aus dem Bereich der Glykomik als auch der Glykoproteomik weiten Einsatz, aber die Analyse ist aufgrund der Vielfalt der Glykane und der unterschiedlichen Glykosylierungsstellen immer noch sehr schwierig.