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Projekt
Entwicklung und Anwendung glykoanalytischer Verfahren zur Aufklärung stammzellbiologischer Prozesse
Antragsteller
Professor Dr. Falk Büttner
Fachliche Zuordnung
Biochemie
Förderung
Förderung seit 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409784463
Viele immunologische und entwicklungsbiologische Prozesse hängen von spezifischen Glykosylierungsmustern an Proteinen oder Lipiden ab. Um die Bedeutung dieser Glykane zukünftig besser zu verstehen, sind breit anwendbare analytische Technologien erforderlich, die auch in Standard-Laboratorien durchgeführt werden können. Die Auftrennung und Detektion von Glykanen mittels Kapillargelelektrophorese (xCGE-LIF) stellt eine solche Analysemethode dar, die höchst sensitiv und für hohe Probendurchsätze geeignet ist. Dieses Verfahren wird umfänglich zur Analyse von N-Glykanen eingesetzt und wir konnten kürzlich zeigen, dass damit auch die Glykane von Glykosphingolipiden (GSLs) analysiert werden können. Um die Signale, die während einer xCGE-LIF Analyse generiert werden, interpretieren zu können, ist es erforderlich zunächst Standards zu messen. Wir haben sowohl für GSLs als auch für N-Glykane entsprechende Standard-Datenbanken angelegt und konnten zusammen mit P7 Mühlenhoff unser Repertoire um 9-O-acetylierte Ganglioside erweitern. Zudem haben wir eine Software entwickelt, die es ermöglicht, xCGE-LIF Rohdaten schnell und einfach auszuwerten. Innerhalb der Forschungsgruppe konnten wir die Projekte P1, P4, P6 und P7 durch Kooperationen im Bereich der Glykoanalytik unterstützen. Wir beabsichtigen unsere glykoanalytischen Technologien kontinuierlich zu erweitern und der Forschungsgruppe nach wie vor zu Verfügung zu stellen. Basierend auf unserem originären Interesse an der stammzellbiologischen Bedeutung der Glykosylierung, haben wir mittels xCGE-LIF GSL-Glykane in humanen pluripotenten Stammzellen und daraus abgeleiteten differenzierten Zellen untersucht. Dadurch konnten wir das GSL Lactotetraosylceramid (Lc4-Cer) als einen neuen Stammzellmarker identifizieren. Um neben der Verwendbarkeit als Stammzellmarker mehr über die biologische Bedeutung der GSLs während der frühen Embryonalentwicklung zu erfahren, haben wir ein humanes Stammzellmodell entwickelt, in dem das Enzym UGCG mittels CRISPR-Cas9 deletiert wurde. Die UGCG-defizienten Stammzellen synthetisieren keine Glukosylceramid-GSLs mehr, weisen aber ansonsten die typischen Eigenschaften von Pluripotenz auf. Wenn man diese Zellen in vitro differenziert, kann man distinkte Phänotypen beobachten. Unter Verwendung unseres GSL-defizienten Stammzellmodells beabsichtigen wir die molekulare Bedeutung der GSLs und insbesondere von Gangliosiden während der Differenzierung näher zu untersuchen. Dabei soll der Einfluss der GSLs auf zelluläre Signalwege aufgeklärt werden. Ein besseres Verständnis der Rolle der GSLs kann dazu genutzt werden in vitro Differenzierungsprozesse von Stammzellen zu optimieren.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
