apl. Prof. Dr. Sabine Köpper
Mitglieder der Arbeitsgruppe 1997/1998
Anja Braams (Promotion in 1997)
Jörg Dardemann
Stefan Freimund (Promotion in 1997)
Susanne Hüsken
Burghard Stigge (TA bis 6/1998)
Peter Vagedes (nach Diplomarbeit 1997 ausgeschieden)
Andreas Willecke
Lehre
Vorlesungen und Seminare im Hauptstudium:
NMR-Spektroskopie für Fortgeschrittene (VL)
Spektroskopische Methoden – Massenspektroskopie und NMR-Spektroskopie - in der Chemie für Fortgeschrittene ( Ü, mit anderen)
Molekülberechnung in der Organischen Chemie (VL)
Enzymatische Glycosylierung (SE)
Forschung
Das Forschungsgebiet der Gruppe umfaßt die Bereiche:
Untersuchung von Struktur/Funktionsbeziehungen in Glycosyltransferase-Systemen, Konformationsanalyse von Kohlenhydratsubstraten mit Hilfe von Molekularberechnungen und NMR-Spektroskopie, enzymkatalysierte organische Synthesen und Biosynthesen mit Kohlenhydraten, Strukturanalyse von Oligosacchariden.
Projektleitung: Prof. Dr. S. Köpper
Beteiligter Wissenschaftler: Stefan Freimund
Kooperation mit
Prof. Dr. Friedrich Giffhorn und Axel Huwig am Institut für Mikrobiologie der
Universität Saarbrücken
Oxidoreduktasen (Enzyme) aus Weißfäulepilzen können Glucose zu einer chemisch interessanten Keto-ulose oxidieren. Im Hinblick auf die Verwendung nachwachsender Rohstoffe wird die Möglichkeit untersucht, mit diesem Enzym andere Kohlenhydrat-Substrate zu oxidieren. Mögliche Substrate und deren enzymatische Produkte werden chemisch charakterisiert und bezüglich ihrer Verwendung als Vorstufen für technisch interessante Folgeprodukte untersucht.
Die als Oxidationsprodukte anfallenden 2- oder 3-Keto-Aldosen bilden in Lösung komplexe Gleichgewichtsgemische von fünf bis 15 verschiedenen isomeren Formen. Die Zusammensetzung dieser Gemische wird mit Hilfe der NMR-Spektoskopie aufgeklärt.
Stand: Projekt abgeschlossen in 1997.
Projektleitung: Prof. Dr. S. Köpper
Beteiligte Wissenschaftler: Jörg Dardemann
Kooperation mit Prof. Uri Zehavi, Hebrew University of Jersualem, Israel
Biologisch aktive Oligosaccharide, die sich z.B. in Glycoshingoplipidstrukturen finden lassen, und Modifikationen, deren biologiche Aktivität zu testen ist, werden durch Reaktionen auf polymeren Trägern synthestisiert. Die Syntheseprodukte lassen sich durch Bestrahlung mit sichtbarem Licht leicht vom polymeren Träger abspalten und die Glycosylierung erfolgt mit Glycosyltransferasen oder durch Transglycosylierungsreaktionen mit Hydrolasen oder Phosphatasen.
Projektleitung: Prof. Dr. S. Köpper
Beteiligte Wissenschaftler: Anja Braams, Susanne Hüsken, Jörg Dardemann
Eine Herleitung von Struktur/Wirkungsbeziehungen zwischen Glycosyltransferasen und ihren Donoren, den Nucleotidzuckern, ist Ziel dieses Projektes. Durch die Kenntnis dieser Wirkungsbeziehungen sollte es einerseits möglich sein, einen genaueren Einblick in die Reaktionsmechanismen dieser essentiellen Enzyme (im menschlichen Organismus) zu gewinnen und gegebenenfalls Inhibitoren solcher Reaktionen für medizinische und biochemische Anwendungen zu synthetisieren. Andererseits können synthetisierbare Donoren konzipiert werden, die die präparative Nutzung der Enzyme wesentlich verbessern.
Im Projekt werden synthetische Modifikationen der Donormoleküle erzeugt und diese auf ihre biologische Aktivtität mit der Glycosyltransferase hin untersucht.
Projektleitung: Prof. Dr. S. Köpper
Beteiligte Wissenschaftler: Anja Braams und Andreas Willecke
Kooperationen mit Prof. Dr. Bernd Meyer, Universität Hamburg und Prof. T. Peters, Medizinische Universiät Lübeck
Die dreidimensionale Struktur einer chemischen Verbindung und ihre Flexibilität ist das entscheidende Kriterium für ihre Reaktivität und biologische Wirkung. In Anlehnung an das Projekt ‘Modifikation von Substraten für Glycosyltransferasen’ werden Nucleoside, Nucleotide, Nucleotidzucker und ihre modifizierten Varianten konformationsanalytisch untersucht. Experimentell werden hierbei NMR-Verfahren wie die Messung von NOE-Verstärkungen an isolierten Molekülen und Transfer-NOEs an Komplexen eingesetzt, sowie theoretische Molekülberechnungen mit Molekular-Dynamik Verfahren und Kraftfeldrechnungen vorgenommen.
Kooperationen und beratende Tätigkeiten
Prof. Dr. Friedrich Giffhorn, Institut für Mikrobiologie, Universität Saarbrücken
Prof. Dr. Bernd Meyer, Institut für Organische Chemie, Universität Hamburg
Prof. Dr. Thomas Peters, Medizinische Universität zu Lübeck
Prof. Dr. Uri Zehavi, Hebrew University of Jerusalem, Israel
Prof. Dr. Francesco Nicotra, University of Mailand, Italien
Roche Diagnostics GmbH, Penzberg,
Hoechst Marion Roussel, Hoechst AG, Marburg
Beiersdorf AG, Hamburg
Einladungen zu Vorträgen im Berichtszeitraum
Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Februar 1997. Konformationsanalyse von biologisch aktiven Sacchariden und Nucleotidzuckern
Universität Hamburg, Enzyme und ihre Kohlenhydrat-Substrate. Wie sich Struktur/Funktionsbeziehungen durch die Kombination Synthese, Konformationsanalyse und biologische Testung ergeben
Beiersdorf AG, Hamburg, Struktur/Wirkungsanalyse mit Methoden der chemischen Synthese und der Konformationsanalyse
Universität zu Köln, Enzyme und ihre Kohlenhydrat-Substrate: Struktur/Funktions-untersuchungen und Konformationsanalyse
Second Lower Saxony-Israel Symposium on the Life Sciences, Jerusalem, Israel, Enzymatic Oligosaccharides Synthesis
Fremdfinanzierung
Finanzielle Förderung durch die DFG, das BMBF, den Fonds der Chemischen Industrie, die Volkswagenstiftung
Sach- oder Finanzmittel außerdem von der Hoechst AG und der Roche Diagnostics GmbH
Diplomarbeiten im Berichtszeitraum
Andreas Willecke: Konformationsanalyse von modifizierten Nucleosiden und Nucleotiden
Peter Vagedes: Modifizierte Donorsubstrate von Galactosyltransferase: Synthesen, Entwicklung eines Assays und konformationsanalytische Untersuchungen
Dissertationen im Berichtszeitraum
Anja Braams: Synthese und Konformationsbetrachtungen modifizierter Nucleotidzucker als Donorsubstrate für den enzymatischen Glycosyltransfer
Stefan Freimund: Enzymatische Oxidation mit Pyranose‑2‑Oxidase: Herstellung und Charakterisierung von Keto-Aldosen
Veröffentlichungen 1997/98:
A. Huwig, S. Freimund, S. Köpper, and F. Giffhorn, Enzymatic
synthesis of rare keto sugars. Med. Fac. Landbouww. Univ. Gent 1997, 62, 1193-1197
S. Köpper
and S. Freimund, J. Carbohydr. Chem. 15, 115 -120 (1997) The Composition of
Hexose 2- and 3-uloses in Aquoeus Solution as Determined by NMR Spectroscopy
S. Freimund
and S. Köpper, Carbohydr. Res. 308, 195-200 (1998). Dimeric Structures
of 1,5-Anhydro-D-fructose
S. Freimund, A. Huwig, F. Giffhorn, and S. Köpper, Chem. Eur. J. 1998, 4, 2442-2455. Rare Keto-Aldoses from
Enzymatic Oxidation: Substrates and Oxidation Products of Pyranose 2-Oxidase
Kongreßbeiträge 1997/98
A. Braams, S. Hüsken, A. Willecke, und S. Köpper, 1. East European Carbohydrate
Workshop, Güstrow, März 1997: Synthesis and Conformational Analysis of Modified
Sugar Nucleotides and Nucleosides
S. Köpper,
A. Huwig, F. Giffhorn, und S. Freimund, XVIII International Carbohydrate
Symposium, Mailand, 1996: Rare Keto Sugars from Enzymic Oxidation
S. Köpper
und Stefan Freimund, Chemiedozentagung, Berlin 1997: Enzymatische Oxidationen
an Pyranosen: Herstellung wertvoller Keto-Aldosen
A.
Willecke, A. Braams, B. Meyer, and S. Köpper, Eurocarb 9, Utrecht, Niederlanden,
Juli 1997: An Evaluation of Conformational Flexibility in Nucleosides and
Nucleotide Sugars by NMR Spectroscopy and MD Calculations
Sabine Köpper, Anja Braams, Susanne Hüsken, Peter Vagedes und Andreas Willecke, Chemiedozententagung, Essen 1998: Untersuchungen zu Struktur/Funktionsbeziehungen der enzymatischen Glycosylierung mit Galactosyltransferase
Sabine
Köpper, Peter Vagedes, and Susanne Hüsken, XIX Int. Carbohydrate Symposium,
San Diego, USA, August 1998, Modified Nucleotide Sugars as Active Donors for
Enzymic Galactosyl Transfer