Charakterisierung und biologische Testungcyanobakterieller Exopolysaccharide vonArthrospira platensis, Gloeothece membranaceaund Phormidium spec.

Friedrich, Esther Maria

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Exopolysaccharide (EPS) von verschiedenen cyanobakteriellen Stämmen isoliert und Untersuchungen zu deren Struktur und biologischer Aktivität durchgeführt. Bei der Kultivierung von Arthrospira platensis SAG 21.99 (A. plat.), Gloeothece membranacea SAG 26.84 (G. memb.) und Phormidium spec. SAG 47.90 (P. sp.) korrelierte jeweils der Anstieg des Kohlenhydratgehalts im Medium mit dem Wachstum der Biomasse. Dies spricht dafür, dass die EPS dem Primärstoffwechsel zugehörig sind. Es ergaben sich maximale EPS-Ausbeuten von 55,3 mg/l für P. sp. und 103,4 mg/l für A. plat.. Die höchste EPS-Produktion zeigte G. memb. mit 125,9 mg/l. Die EPS von A. plat. zeigten einen Kohlenhydratanteil von 78,6% und einen Proteinanteil von 9,7%. Außerdem lagen Sulfat-, Pyruvat- und Acetatgruppen zu 1,1%, 3,0% und 3,9% vor. Der Kohlenhydratteil bestand zu 30% aus Uronsäuren und zu 70% aus einem Neutralzuckeranteil, welcher, wie für cyanobakterielle EPS charakteristisch, aus 7 verschiedenen Monomeren mit Glucose als dominierendem Zucker bestand. Durch die Bindungstypanalyse und die gelpermeationschromatographische Untersuchung ergab sich für die EPS ein eher globulärer als langgestreckter Aufbau mit einem geringen Anteil von knapp 20% Verzweigungen und 60% linear-verknüpften Zuckern. Es konnte weder bei den Testungen auf antimikrobielle Eigenschaften und Zytotoxizität noch bei der Untersuchung auf komplement-modulierende Eigenschaften eine biologische Aktivität nachgewiesen werden. Die von P. sp. isolierten EPS hatten einen Proteinanteil von 12,9% und einen Gesamtkohlenhydratgehalt von 59,9%, von dem gut 10% aus Uronsäuren bestanden. Die Neutralzuckerzusammensetzung zeigte, wie bei A. plat., 7 verschiedene Monomere mit Glucose als Hauptzucker. Außerdem waren in den EPS 1,5% Sulfat-, 0,6% Pyruvat- und 9,1% Acetatgruppen enthalten. Zum strukturellen Aufbau der EPS ließ sich keine eindeutige Aussage treffen, da, vermutlich aufgrund von zu schlechter Löslichkeit, die Ergebnisse der Bindungstypanalyse und der Molekulargewichtsbestimmung nicht stimmig waren. Auch eine signifikante biologische Aktivität ließ sich bei keiner der oben genannten Testungen nachweisen. Für die EPS von G. memb. wurde ein Gesamtkohlenhydratgehalt von 50,5% bestimmt; Uronsäuren machten davon knapp 12% aus. Der dominierende Zucker war in diesem Fall Galactose, dennoch ließen sich, cyanobakterientypisch, 8 verschiedene Monomere nachweisen. Hierbei fiel 2-O-Methyl-Xylose als sonst relativ selten vorkommender Zucker auf. Der Proteinanteil betrug 3,7%, Pyruvat- und Acetatgruppen ließen sich zu 1,2% bzw. 3,7% nachweisen. Die Bindungstypanalyse und die gelpermeationschromatographische Untersuchung wiesen auf ein eher langgestrecktes Molekül mit kleinen Seitenketten hin. Auffällig war eine relativ hohe Sulfatierung von 13,9% der EPS von G. memb.. Dies scheint der Grund dafür zu sein, dass sie eine biologische Aktivität im Komplement-Assay aufwiesen. Es zeigte sich eine schwache Hemmung des klassischen Wegs mit einer IC50 von 428,4 µg/ml. Bei den Testungen auf antimikrobielle und zytotoxische Eigenschaften ließ sich jedoch keine Aktivität erkennen.

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Friedrich, Esther: Charakterisierung und biologische Testungcyanobakterieller Exopolysaccharide vonArthrospira platensis, Gloeothece membranaceaund Phormidium spec.. 2013.

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