Enzyme in der organischen Synthese: das Problem der molekularen Erkennung von Kohlenhydraten (Teil 1)

Die auf Zelloberflächen anzutreffenden Saccharide sind Informationsträger auf molekularer Ebene. Obwohl sich Säugetiere normalerweise auf die Verwendung von nur sieben oder acht Monosaccharidbausteinen beschränken, ist wegen der Multifunktionalität dieser Monomere der Aufbau einer schier unbegrenzten Zahl komplexer Strukturen möglich. So können beispielsweise mehrere Millionen topologisch unterschiedlicher Tetrasaccharide aus diesen wenigen Monosacchariden entstehen, wenn man die Art der Verzweigung, die Konfiguration des glycosidischen C‐Atoms und Modifikationen der Hydroxy‐ und Aminogruppen in Betracht zieht. Oligosaccharide sind daher in der Lage, effizient die riesigen Datenmengen zu kodieren, die für biologische Erkennungsprozesse, von interzellulärer Kommunikation über Signalübertragung, Zelladhäsion, Infektion und Zelldifferenzierung bis hin zu Zellentwicklung und Metastase, benötigt werden. Trotz dieser zentralen Bedeutung ist die Entwicklung von pharmazeutischen Anwendungen dieser Substanzklasse verglichen mit der anderer Biomoleküle sehr langsam. Ein Grund dafür ist, daß Techniken zur Untersuchung komplexer Kohlenhydrate fehlen. So können Oligosaccharide weder für die Sequenzanalyse amplifiziert werden, noch gibt es eine Methode für ihre automatisierte Synthese. Darüber hinaus tragen die möglicherweise geringe Bioverfügbarkeit von Oligosacchariden und Schwierigkeiten bei ihrer Produktion in technischem Maßstab zweifellos nicht dazu bei, die Entwicklung zu beschleunigen. Die hier beschriebenen enzymatischen und chemoenzymatischen Methoden, besonders die unter Verwendung von Aldolasen und Glycosyl‐Transferasen, erscheinen geeignet für die Synthese von Mono‐ und Oligosacchariden sowie verwandten Verbindungen. Es steht zu erwarten, daß weitere Fortschritte in der Glycobiologie neue Methoden eröffnen werden, mit denen die molekulare Erkennung bei Kohlenhydraten untersucht und bioaktive Saccharide und Saccharidmimetica zur gezielten Beeinflussung eben jener Erkennungsprozesse synthetisiert werden können.