Cyanobakterielle Exopolysaccharide von Synechocystis aquatilis und Synechocystis pevalekii: Untersuchungen zur Struktur und Inhibition des humanen Komplementsystems

Flamm, Daniela

Unter den cyanobakteriellen Exopolysacchariden (EPS) stellen diejenigen von Synechocystis aquatilis Sauvageau SAG 90.79 eine Besonderheit dar. Zum ersten Mal wurde der Aminozucker α-N-Acetyl-Fukosamin(p) in cyanobakteriellem Material gefunden. Dieser befindet sich in auch sonst bemerkenswerten EPS mit den Hauptkomponenten α-Fukose(p), β-Arabinose(p) und Glukose. Zusätzlich sind diese EPS hochsulfatiert. Basierend auf einer Vielzahl von weiteren Ergebnissen konnte ein Strukturmodell für die EPS von S. aquatilis erarbeitet werden. Der Kohlenhydratanteil der EPS von Synechocystis pevalekii SAG 91.79 hingegen entspricht dem generellen charakteristischen Aufbau cyanobakterieller EPS mit 7 Monosacchariden und zusätzlich dem Aminozucker N-Acetyl-Glukosamin. Zwar ist dieses Polysaccharide nicht sulfatiert, dafür aber vermutlich kovalent an einen großen Proteinanteil gebunden, der reich an Asparagin- und Glutaminsäure ist. Es zeigte sich, dass die EPS jeweils überwiegend aus einem Hauptpolysaccharid bestehen. Hingegen konnte gezeigt werden, dass die EPS zweier weiterer Synechocystis aquatilis Sauvageau-Kulturen anderer Algen-Sammlungen, namentlich CAUP A 801 und CCALA 189, eine grundlegend andere Zusammensetzung aufweisen als die EPS von S. aquatilis Sauvageau SAG 90.79. Es wurden die Einflüsse der EPS auf das humane Komplementsystem getesten. Die EPS von S. pevalekii zeigten keinerlei stärkere Beeinflussung der Komplementaktivität. Für die EPS von S. aquatilis (SAG 90.79) konnte zum ersten Mal eine Inhibition des Lektin-Weges beobachtet werden. Außerdem bestätigte sich die potente Inhibition des klassischen Komplementweges. Als wirksamkeitsbestimmende Voraussetzungen für die Hemmung des klassischen Weges konnten ausreichende Molekülgröße und Sulfatierung nachgewiesen werden.

The exopolysaccharides (EPS) from Synechocystis aquatilis Sauvageau SAG 90.79 are exceptional for cyanobacterial EPS. For the first time the amino sugar α-N-acetyl-fucosamine(p) was found in cyanobacterial material. It is present in the remarkable EPS from S. aquatilis besides α-fucose(p), β-arabinose(p) und glucose. Additionally, these EPS are highly sulfated. Via further results a structural model of EPS from S. aquatilis could be established. The sugar moiety of EPS from Synechocystis pevalekii SAG 91.79 is characteristic as described for other cyanobacterial EPS consisting of 7 monosaccharides and the amino sugar N-acetyl-glucosamine. This polysaccharide is not sulfated, but is probably covalently linked to a large quantity of protein, containing high amounts of aspartic- and glutamic acid. It could be shown that both EPS are composed of main polysaccharides respectively. However, it was shown that two further Synechocystis aquatilis Sauvageau-cultures from different culture collections, namely CAUP A 801 und CCALA 189, are of fundamental different composition of EPS compared to S. aquatilis Sauvageau SAG 90.79. The influence of EPS on the human complement system was tested. The EPS from S. pevalekii had no influence on any of the complement pathways. For EPS from S. aquatilis (SAG 90.79) an inhibition of the lectin pathway was observed for the first time, and the potent inhibition of the classical pathway could be confirmed. Sufficient molecular size and degree of sulfation are important structural elements for complement inhibitory activity.

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Flamm, Daniela: Cyanobakterielle Exopolysaccharide von Synechocystis aquatilis und Synechocystis pevalekii: Untersuchungen zur Struktur und Inhibition des humanen Komplementsystems.

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