Exploration of the Amadori Rearrangement for Bioconjugation of Carbohydrates
Final Report Abstract
Im ERA-CHEMISTRY-Projekt mit dem Titel „Untersuchung der Amadori-Umlagerung für die Biokonjugation von Kohlenhydraten“ wurde die Amadori-Umlagerung als chemische Synthesemethode zur Konjugation von Kohlenhydratmolekülen an verschiedenste Amine evaluiert und das Repertoire der verfügbaren synthetischen Ligationsmethoden zu erweitert. Mit dieser Strategie ist eine C-glykosidische Konjugation zwischen den Kohlenhydrateinheiten und den Aglyconteilen zugänglich, welche in zellulärer Umgebung bei weitem stabiler gegen Hydrolyse ist als die natürlich vorkommenden O- und N-glykosidischen Verknüpfungsarten. In diesem Zusammenhang wurden die Möglichkeiten und Limitierungen der Amadori-Umlagerung sorgfältig untersucht. Es wurde ein verlässliches Reaktionsprotokoll für die Anwendung der Amadori-Umlagerung auf unterschiedliche Aminkomponenten, wie z.B. Mono-, Di- und Oligoamine sowie komplexe Aminozucker mit passenden Glykosubstraten entwickelt. Ausgewählte Glykokonjugate, welche mittels dieser Methode im Zuge des Projekts synthetisiert wurden, sind auf ihre biologische Aktivität als Liganden von Typ-1-fimbiierten E. coli-Bakterien getestet worden, um potentiell in der Antiadhäsions-Therapie gegen bakterielle Entzündungen Anwendung zu finden. Außerdem wurden ausgesuchte Verbindungen als Inhibitoren bzw. Liganden gegen eine Reihe weiterer Lektine getestet, wobei die Wahl auf Kohlenhydratbindende Proteine im zellulären Metabolismus bakterieller, pflanzlicher und humaner Herkunft fiel. Es wurden Aminosäuren und kurze Peptide als Reaktionspartner in der Amadori-Umlagerung getestet um die Anwendbarkeit der Methode für die spezifische Proteinmodifizierung zu prüfen, was nun in einem, allerdings begrenzten Rahmen möglich erscheint. Die Resultate der biologischen Untersuchungen zeigen, dass Amadori-Produkte als Liganden von Lektinen funktionieren können und sich dabei auch unerwartete Selektivitäten zeigen, die in einem biomedizinischen Kontext von Interesse sein können. So wurde das Anwendungsspektrum der Amadori-Umlagerung in diesem Projekt deutlich erweitert. Als eine generell einsetzbare bioorthogonale Ligationsmethode eignet sich die Amadori-Umlagerung allerdings nicht.
Publications
- "Are D-manno-configured Amadori products ligands of the bacterial lectin FimH?" Beilstein JOC, 2015, 11, 1096-1104
T.-E. Gloe, I. Stamer, C. Hojnik, T.M. Wrodnigg, T.K. Lindhorst
(See online at https://doi.org/10.3762/bjoc.11.123) - "Synthesis of AB4-Type Carbohydrate Scaffolds as Branching Units in the Glycosciences" Carbohydr. Res., 2016, 245, 1-9
T.-E. Gloe, A. Mueller, A. Ciuk, T.M. Wrodnigg, T.K. Lindhorst
(See online at https://doi.org/10.1016/j.carres.2016.02.010) - "The Amadori Rearrangement for Carbohydrate Conjugation: Scope and Limitations" EJOC, 2016, 25, 4328-4337
C. Hojnik, A. Müller, T-E. Gloe, T. K. Lindhorst, T. M. Wrodnigg
(See online at https://doi.org/10.1002/ejoc.201600458)
