Lehr- und Forschungsgebiet Biomaterialien

Direktor

Prof. Dr. Lothar Elling
Sammelbau Biologie
Worringer Weg 1
D-52074 Aachen
Tel.: +49 (0)241 80-28350
Fax: +49 (0)241 80-22387

http://www.biotec-biomat.rwth-aachen.de/

E-Mail: L.Elling(at)biotec.rwth-aachen.de

 

Forschungsprofil:

Das Motto unserer laufenden und zukünftigen Forschungsaktivitäten ist

"Vom Gen zum Glykokonjugat".

Die Biomaterialforschung ist eng mit dem Verständnis für die Eigenschaften und Funktionen von Biomolekülen verknüpft. Eine eigenständige Klasse von Biomolekülen bilden Zuckerketten tragende Proteine (Glykoproteine, Proteoglykane) und Lipide (Glykolipide), die unter dem Begriff Glykokonjugate zusammengefasst werden. Gegenstand der aktuellen Forschung in der Glykobiologie ist es, die Abfolge und die räumliche Anordnung der verschiedenen Zuckerbausteine in Oligosacchariden als Informationssignal für eine zelluläre Kommunikation zu entschlüsseln. Viele Oligosaccharidstrukturen sind als "multifunktionale Informationsträger" charakterisiert worden und vermitteln spezifische molekulare Erkennungsereignisse oder modulieren bestimmte biologische Prozesse. Aufgrund dieser funktionellen Diversität werden für die Zukunft viele diagnostische und therapeutische Anwendungen von Glykokonjugaten erwartet. Eine große Herausforderung liegt immer noch in der Synthese des "Glyko-" Anteils von Glykokonjugaten. Deshalb werden maßgeschneiderte Strategien für die Synthese von Glykansequenzen entwickelt. In unseren Forschungsprojekten entwickeln wir für die Synthese von (Neo)glykokonjugate biokatalytische (enzymatische) Werkzeuge. Diese umfassen Enzyme zur Synthese von Nukleotid(desoxy)zuckern und Leloir-Glykosyltransferasen. Die Optimierung solcher biokatalytischer Prozesse durch Reaktionstechnik wird durch eine grundlegende Charakterisierung aller Enzyme ermöglicht. So werden beispielsweise die Erforschung und die Erweiterung des Substratspektrums der rekombinanten Enzyme neue Möglichkeiten für die Synthese von natürlichen und modifizierten Glykokonjugaten eröffnen. Das langfristige Ziel unserer Forschungsaktivitäten ist es, (Neo)Glykokonjugate für die Entwicklung von neuartigen biofunktionalisierten Biomaterialoberflächen oder als neuartige diagnostische Werkzeuge einzusetzen.

Forschungsthemen

  • Targeting" von Biomaterialoberflächen
    • Modifikation von Biomaterialoberflächen mit Zuckerstrukturen als zelluläre Signalmoleküle zur Initiation von Zelladhäsion, Zelldifferenzierung, Zellproliferation und Gewebebildung. 
  • "Targeting" von Zelloberflächen mit Nanopartikeln
    • Spezifische Erkennung von krankheitsbedingten, veränderten Zuckerstrukturen auf der Zelloberfläche mithilfe von Lektinen.
    • Nutzung von gebundenen Glykanstrukturen auf Oberflächen von Nanopartikeln.
  • "Targeting" von Molekülen
    • Entwicklung von diagnostischen Testverfahren zum Nachweis von krankheitsbedingten Glykosylierungsdefekte

Methoden

Molekularbiologische Methoden zur Gen-Expression in mikrobiellen Wirtssystemen; Enzymproduktion durch Fermentation; Enzymreinigung (Chromatographie); biochemische Enzymcharakterisierung (Kinetik, Stabilität, Substratspektrum); proteinchemische Charakterisierung von Enzymen (SDS-PAGE, Western-Blot); biokatalytische Verfahren zur Synthese von Glykokonjugaten; Isolierung und Charakterisierung von Glykokonjugaten (CE, HPLC, HPLC/MS im Aufbau, NMR in Kooperationen).

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