Synthese pflanzlicher Kohlenhydrate und ihre Anwendung in der Biologie

• Antragsteller: Professor Dr. Fabian Pfrengle
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264266409

Für mehr als ein Jahrhundert waren fossile Ressourcen die vorrangige Quelle für die Herstellung von Kraftstoffen, Chemikalien und vielen Materialien. In den letzten Jahrzehnten haben sich jedoch auch pflanzliche Polysaccharide zu einer vielversprechenden erneuerbaren Alternative entwickelt, die bald einen signifikanten Anteil Petroleum-basierter Produkte ersetzen könnten. Um den ökonomischen Wert pflanzlicher Biomasse weiter zu erhöhen, bedarf es jedoch eines besseren Verständnisses der molekularen Struktur, der Funktion und der Biosynthese pflanzlicher Polysaccharide. In meiner Emmy Noether-Nachwuchsgruppe synthetisieren wir pflanzliche Glykane als strukturell definierte Werkzeuge für die Zellwandbiologie. Wir etablierten erfolgreich die automatisierte Festphasensynthese verschiedener Klassen von Zellwandpolysacchariden und produzierten mehr als 65 synthetische Oligosaccharide. Diese Oligosaccharide erwiesen sich als sehr nützlich für die Charakterisierung von Antikörpern, die Zellwandpolysaccharide binden, sowie von Zellwand-abbauenden und -modifizierenden Enzymen. Zudem stellten wir durch chemo-enzymatische Synthese artifizielle Arabinoxylan-Polysaccharide her, die im Unterschied zu ihren natürlichen Gegenstücken ein vollständig regelmäßiges Substitutionsmuster aufweisen. In der nächsten Förderperiode soll die erzeugte Bibliothek von synthetischen Zellwand-Oligosacchariden durch komplexe Pektin-Oligosaccharide ergänzt werden. Pektin ist das strukturell komplexeste natürliche Polysaccharid, das eine Vielzahl seltener Monosaccharide und glykosidischer Bindungen beinhaltet. Weiterhin wollen wir unser erfolgreiches Forschungsprogramm zur Synthese artifizieller Arabinoxylan-Polysaccharide auf Cellulose-, Xylan- und Galactan-Polysaccharide ausweiten, die definierte Muster unnatürlicher Substituenten tragen. Diese Polysaccharide sollen für Studien zu Struktur-Eigenschaftsbeziehungen eingesetzt werden, die nicht mit heterogenen natürlichen Substraten möglich sind.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen