Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-3990
Brinkmann, Nils
Polymerunterstützte Synthese von Oligosacchariden in homogener flüssiger Phase
XIII, 178 S., 2002

Oligosaccharide übernehmen in biologischen Prozessen Aufgaben, welche weit über die von Gerüststoffen, Energiespeichern u. ä. hinausgehen. Die Informationsübertragung durch Oligosaccharidstrukturen spielt z. B. bei Infektionen, Fertilisation, Entzündungen, Proteinfaltung oder Metastasierung eine entscheidende Rolle. Es ist naheliegend, daß solche Strukturen daher auch als Pharmaka eingesetzt werden. Ein Problem ist bis dato in vielen Fällen allerdings die preisgünstige Bereitstellung von ausreichenden Mengen an Oligosacchariden. Neben den Herausforderungen der eigentlichen Synthese erschwert die oft notwendige arbeits- und damit kostenintensive Säulenchromatographie die Synthese.
In dieser Arbeit wurde der Ansatz der Synthese von Oligosacchariden an einem homogen löslichen Polyethylenglykol näher verfolgt. Zur Aufreinigung wurde auf state of the art-Ultrafiltration durch keramische Membranen zurückgegriffen, was ein Arbeiten in organischen und wäßrigen Systemen erlaubte. Ein Modellsystem war die enzymatische Synthese des an ω-Methoxypolyethylenglykol gebundenen sogenannten Galili-Trisaccharides Galαa-l,3-Galβ-l,4-GlcNAc. Zur Bereitstellung des teuren aktivierten Zuckers UDP-Galactose wurde ein Regeneriersystem verwendet, so daß die in der Zielstruktur enthaltene Galactose-Einheit letztlich aus billiger Saccharose bereitgestellt wurde.
Die vorliegende Arbeit umfaßt unter anderem

• Membrantechniken zur Retention von polymergebundenen Oligosacchariden
• den Einsatz von Linkern zur reversiblen Polymeranbindung
• die Darstellung von β-l,4-Galactosyltransferase
• eine chemische und eine enzymatische polymerunterstützte Oligosaccharidsynthese
• die Ausarbeitung einer Analytik zur direkten Untersuchung von polymergebundenen Molekülen.

Oligosaccharides fulfil important purposes in biological processes, which exceeds by far the role of giving stability, storing energy and so on. The transfer of information by oligo- saccharides plays e. g. in infections, fertilization, inflammations, folding of proteins or cell metastasis a crucial role. It is obvious that those structures can be used as drugs. Today, in most cases the cheap provision with sufficient amounts of defined oligosaccharides is still a problem. Besides the challenge of the synthesis itself, there is often the handicap of laborious and expensive column chromatography.
In this thesis the approach of polyethylene glycol supported liquid phase synthesis of oligosaccharides was pursued. For purification state of the art ultrafiltration by ceramic membranes was used, allowing to work as well in organic as in aqueous media. One model system was the synthesis of ω-methoxy polyethylene glycol bound so called Galili trisac- charide Galα-l,3-Galβ-l,4-GlcNAc. For providing the expensive activated sugar UDP- Galactose a regeneration system was used, meaning that the galactose unit of the target was finally supported by cheap sucrose.
The present work comprises among others

• membrane techniques for the retention of polymer supported oligosaccharides
• the use of linkers for the reversible polymer linkage
• the provision of β-l,4-galactosyltransferase
• a chemical and an enzymatic polymer supported oligosaccharide synthesis
• the establishment of a technique for the direct analysis of polymer supported molecules.

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