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Strukturanalyse humaner Milcholigosaccharide in Abhängigkeit der Lewis-Blutgruppe

Blank, Dennis - Justus-Liebig-Universität Gießen (2012)


Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte high-throughput Screening-Verfahren zur Analyse humaner Milch-Oligosaccharide ermöglicht die statistisch validierte, massenspektrometrische Lewis-Blutgruppenzuordnung durch automatisierte Messroutinen der entsprechenden Milchproben. Ausgehend von einem sehr geringen Milchvolumen liefert die Methodik mehrere hundert Mikrogramm aufgereinigter, massenspektrometrisch charakterisierter sowie klassifizierter HMOs für weitere Analysen. Die Einsatzmöglichkeiten im klinischen, ernährungswissenschaftlichen sowie industriellen Bereich wurden anhand verschiedener Anwendungsbeispiele aufgezeigt.

Sonderfälle, in denen das massenspektrometrische HMO-Muster nicht der serologisch bestimmten Lewis-Blutgruppe zuzuordnen war, erlaubten interessante Rückschlüsse auf die Biosynthese von HMOs. Die besonders bei Schwangeren bereits beschriebene Diskrepanz zwischen dem serologischen Lewis-Blutgruppenstatus und der in anderen Körperflüssigkeiten, wie Speichel und Geweben detektierbaren Lewis-Blutgruppenzugehörigkeit konnte auch in Milch beobachtet werden. Die direkte Korrelation der individuellen HMO-Muster mit genetischen und biosynthetischen Merkmalen wurde in einem Übersichtsartikel zusammengefasst.

Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde eine neue, nichtlineare Methodik zur de novo Strukturanalytik isolierter hochmolekularer HMOs vorgestellt. Die Kombination aus massenspektrometrischen Ansätzen, zusammen mit gezielter Degradation sowie GC/MS basierte Linkage-Analysen einzelner Subfraktionen lieferte detaillierte Strukturinformationen über die zuvor isolierten Oligosaccharide. Die Methodik wurde am Beispiel der bekannten Struktur difucosyl iso-Lacto-N-Octaose etabliert. Anschließend wurde so die neue, hochkomplexe Struktur einer trifucosylierten inverse-Lacto-N-neo-Decaose mittels des neu aufgestellten Analysewegs bestimmt. Hierbei konnte eine neue Core-Struktur-Subgruppe der HMOs aufgezeigt werden, welche die bislang nicht beschriebene Besonderheit aufwies, die längere Glykanantenne nicht an C6 der Laktose zu tragen sondern an Position C3.

Darüber hinaus konnten in dieser Arbeit Strukturvorschläge für zwei weitere difucosylierte Lacto-N-Octaose Isomere gemacht werden. Neben der bereits publizierten Struktur einer difucosyl Laco-N-Octaose II konnte in einem Isomerengemisch eine neue difucosyl iso-Lacto-N-Octaose III vorgeschlagen werden.

Die vorgelegte Arbeit beschreibt zwei unabhängige Herangehensweisen zur individuellen Charakterisierung der in humaner Milch exprimierten Oligosaccharide. Die gewonnen Daten und etablierten Methoden können die analytische Basis für vielfältige, zukünftige Untersuchungen der gesundheitsfördernden Wirkung von HMOs bilden.


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