In vitro und in vivo Charakterisierung von pflanzlichen Glykierungsprodukten anhand von Struktur, Herkunft und Effekten auf Säugetierzellen

• Antragsteller: Dr. Andrej Frolov
• Fachliche Zuordnung: Lebensmittelchemie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 224903464

Glykierung stellt eine Reaktion von Carbonylverbindungen mit Aminosäureseitenketten in Proteinen dar. Obwohl die frühen Glykierungsprodukte (Amadori- und Heyns-Verbindungen) keine biologischen Effekte zeigen, wirken die Produkte fortgeschrittener Glykierung (engl. AGEs – Advanced Glycation End-products) toxisch und proinflammatorisch in Säugetieren. Diese Produkte stammen nicht nur aus Amadori/Heyns-Abbau, sondern bilden sich auch aus lipid- und kohlenhydratabgeleiteten Oxidationsprodukten. Trotz der Identifikation zahlreicher AGEs in Tiergewebe und thermisch behandelten Nahrungsmitteln ist die Glykierung von Pflanzenproteinen kaum untersucht. Während seiner Vorarbeit (DFG: FR-3117-2/1), hat der PI die alterungs- und stressabgeleiteten (Licht-, Trocken-, Metal-, und Gravitationsstress) Muster der frühen- und fortgeschrittenen Glykierungen mittels proteomischen Methoden charakterisiert. Außerdem wurden 337 voraussichtlich neue Glykierungs- und/oder Oxidationsprodukte in Modelpeptidinkubationen mit 20 Einzelzuckern bei 22 und 95° C mittels Tandem-Massenspektrometrie charakterisiert. Im hier beantragten Projekt sollen diese unbekannten Produkte eindeutig identifiziert werden. Dafür werden die Peptidinkubationen mit reduzierenden Zuckern in präparativem Maßstab reproduziert. Einzelne potentielle Produkte der Maillard-Reaktion sollen anschließend mittels RP-HPLC isoliert und deren Struktur durch NMR und MSn-Analysen auf Peptid- und Aminosäureebene (nach kompletter enzymatischer Proteolyse) aufgeklärt werden. Diese Prozedur soll für die Reaktionen von cystein- und histidinhaltigen Modelpeptiden sowie mit equimolaren Mischungen von lysin- und argininhaltigen Peptiden mit den gleichen Zuckern angewendet werden. Um die höchstmögliche Abdeckung von Glykierungsprodukten zu erreichen, werden variable Inkubationszeiten angewendet. Anschließend sollen Glykierungsprodukte in Proteinhydrolysaten aus Model- und Nutzpflanzen identifiziert werden. Dabei wird der Einfluss von Alterung und abiotischen Stressoren auf die Muster von AGEs betrachtet. Alle in vitro identifizierten und in vivo bestätigten Produkte werden in präparativem Maßstab isoliert und deren anti-inflammatorische Effekte werden in Säugetierzellkulturen bestimmt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen