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Projekt
Struktur/Funktions-Beziehungen partiell acetylierter Chitosane - ChitoCode
Antragsteller
Professor Dr. Bruno Moerschbacher
Fachliche Zuordnung
Biochemie
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525934838
Chitosane sind funktionelle Biopolymere mit exzellenten physiko-chemischen Materialeigenschaften und vielfältigen biologischen Funktionalitäten. Es sind lineare Co-Polymere aus hydrophoberen N-Acetylglukosamin- und hydrophileren, in leicht saurer Lösung positiv geladenen Glukosamin-Resten. Der einzigartige, partiell polykationische und partiell hydrophobe Charakter der Chitosane erlaubt ihnen mehr oder weniger spezifische Interaktionen mit partiell hydrophoben und partiell polyanionischen Biopolymeren und biologischen Strukturen, wie z.B. Nukleinsäuren oder Proteinen, Phospholipidmembranen oder z.B. Teichonsäuren und Pektinen in Zellwänden. Dies führt zu einer Vielzahl biologischer Aktivitäten, wie antimikrobiellen, pflanzenstärkenden und wundheilenden Eigenschaften. Aber trotz mehr als zwanzig Jahren Forschung sind Struktur/Funktionsbeziehungen von Chitosanen noch wenig verstanden. Strukturell sind Chitosan-Moleküle durch ihren Polymerisations- und Acetylierungsgrad (DP und FA) sowie ihr Acetylierungsmuster (PA) charakterisiert. Um Chitosan-Proben vollständig zu charakterisieren müssen darüber hinaus zusätzliche Parameter, wie die Dispersitäten in DP und FA (ĐDP und ĐFA), bestimmt werden. Während die ursprünglichen Chitosane der ‘ersten Generation’ schlecht definierte Mischungen von Chitosanen darstellten, sind heutige Chitosane der ‘zweiten Generation’ hinsichtlich ihres mittleren DP und FA gut charakterisiert und haben vermutlich zufällige PA. Einige solcher Chitosane sind mittlerweile kommerziell erhältlich, aber ihr Potential für die Aufklärung von Struktur/Funktions-Beziehungen und die Entwicklung zuverlässiger Anwendungen ist bei weitem noch nicht ausgeschöpft. Wir haben kürzlich biotechnologische Methoden zur Produktion und Charakterisierung von Chitosanen mit unterschiedlichen, nicht-zufälligen PAs und engen ĐDP entwickelt, die wir als die ersten Beispiele von Chitosanen der ‘dritten Generation’ ansehen. Im ChitoCode-Projekt werden wir neue Analysemethoden für die Bestimmung des ĐFA nutzen, so dass wir Chitosanproben herstellen können, die in allen fünf strukturellen Parametern (DP & ĐDP, FA & ĐFA, PA) definiert sind, einschließlich natürlicher Chitosane aus Chitosan-produzierenden Organismen mit intaktem, nativem PA. Diese werden wir in einem breiten Set an Biotests auf Bioaktivitäten untersuchen, insbesondere hinsichtlich antimikrobieller und verschiedener pflanzenstärkender Aktivitäten, einschließlich der Analyse des Transkriptoms und Metaboloms. Wir werden diese Chitosane anderen Gruppen in- und außerhalb des Codeχ-Konsortiums zur Verfügung stellen, die ihr Interesse bekundet haben, solche Chitosane in ihren Routine-Biotests mit Pflanzen, Mikroorganismen, Insekten, Algen oder menschlichen bzw. Säugerzellen und -geweben einzusetzen. Dies wird einen großen Datensatz zu Struktur/Funktionsbeziehungen von Chitosanen liefern und mögliche Wirkmechanismen aufzeigen, die dann in Folgeprojekten des Codeχ-Konsortiums aufgegriffen werden können.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
