Untersuchung und Kontrolle bakterieller Adhäsion : Synthese, spezifische Markierung und photochemische Funktionalisierung des bakteriellen Lektins FimH

Beiroth, Femke-Isabell

Bakterielle Infektionen stellen aufgrund von zunehmender Resistenzentwicklung immer noch ein globales Gesundheitsproblem dar. Die Adhäsion von Bakterienzellen, die im Kontext bakterieller Infektionen steht, ist unter anderem von Kohlenhydrat-Protein-Wechselwirkungen abhängig. Diese finden zwischen bakteriellen Lektinen und Kohlenhydratbestandteilen der zellspezifischen Glycokalyx statt. Für die Untersuchung dieser Wechselwirkungen auf molekularer Ebene wurden Typ-1-fimbriierte E. coli-Zellen bzw. deren adhäsives Lektin FimH als Modellsystem ausgewählt. FimH steuert die Mannose-spezifische Adhäsion der Bakterien maßgeblich. In dieser Arbeit galt es, diese molekularen Wechselwirkungen zwischen dem Lektin FimH und Mannosylresten in Lösung zu untersuchen und die Bindungstasche des Proteins so zu modifizieren, dass der Prozess der Adhäsion verhindert und photochemisch kontrolliert werden kann. Für die Realisierung dieses Projekts wurden drei verschiedene Zielstellungen bearbeitet. Zum einen wurden verschiedene mono- und bifunktionelle photolabile Mannosidliganden entworfen, mit Hilfe derer sich die Kohlenhydrat-Bindungstasche des Lektins FimH markieren lässt. Zweitens galt es, photoschaltbare Mannosidliganden mit Epoxidfunktion für die kovalente Markierung von FimH darzustellen. Eine inkorporierte photosensible Einheit sollte dabei die Inaktivierung bzw. gezielte Aktivierung der Proteinfunktion durch photochemisches Schalten ermöglichen. Drittens wurde eine DMAP-vermittelte Ligationsstrategie genutzt, um ein Azobenzolderivat am Eingang der Kohlenhydrat-Bindungstasche des FimH zu fixieren. Durch cis/trans-Isomerisierung der Azobenzol-(N=N)-Doppelbindung lässt sich so der Zugang zur Bindungstasche sterisch kontrollieren.

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Beiroth, Femke-Isabell: Untersuchung und Kontrolle bakterieller Adhäsion. Synthese, spezifische Markierung und photochemische Funktionalisierung des bakteriellen Lektins FimH. 2015.

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