Zuckerketten

Zuckerketten, auch Glykanstrukturen genannt, sind komplexe Kohlenhydrate, die aus Monosacchariden bestehen und kovalent an Proteine (Glycoproteine) oder Lipide (Glycolipide) gebunden sind. In Proteinen treten sie als N-Glykane oder O-Glykane auf. N-Glykane verknüpfen sich an Asn in der Sequenz Asn-X-Ser/Thr; ihre Biosynthese beginnt im endoplasmatischen Retikulum und erfolgt im Golgi-Apparat weiter. O-Glykane entstehen überwiegend im Golgi an Ser- oder Thr-Resten. Zuckerketten variieren stark in Länge und Verzweigung und setzen sich aus Bausteinen wie Glukose, Mannose, Galaktose, N-Acetylglucosamin (GlcNAc) bzw. N-Acetylgalaktosamin (GalNAc) und Sialinsäure zusammen. Endanden können negativ geladene Gruppen oder Cytidinmonophosphate tragen.

Funktionen: Zuckerketten beeinflussen Proteinkonformation, Stabilität, Faltung und Transport; sie vermitteln Zell- und Molekülkontakte, dienen Erkennungssignalen in der Immunität, Zelladhäsion und Signalweiterleitung und beeinflussen die Halbwertszeit von Proteinen im Blut. Sie spielen eine zentrale Rolle bei der Gewebeentwicklung, der Pathogenbindung und der Immunüberwachung. Aufgrund ihrer Vielfalt tragen sie zu Spezifität und Vielseitigkeit von Zellen bei.

Klinische Relevanz und Anwendungen: Veränderungen der Glykosylation sind mit angeborenen Glykosylationsstörungen (CDG), Krebs, Entzündungen und genetischen Erkrankungen verknüpft. Glykoengineering in Biotechnologie ermöglicht die Herstellung Therapeutika mit definierten Glykanstrukturen.

Analytik: Die Strukturen werden mittels Massenspektrometrie, Flüssigkeitschromatographie und enzymatischer Analysen untersucht. Das Gebiet der Glykomik strebt ein umfassendes Verständnis der Zuckerketten in Zellen an.