Chemische Biologie der Zellerkennung

Die individuelle Oberflächenbeschaffenheit von Zellen ist essentiell für die Erkennung vieler lebenswichtiger Faktoren. Zu diesen Faktoren gehören ganze Zellen, Proteine, Wachstumsfaktoren, und Botenstoffe sowie auch Pathogene und Wirkstoffe. Die Erkennung solcher Faktoren ist hochspezifisch und individuell für jeden Zelltyp und basiert häufig auf Interaktionen mit entsprechenden Rezeptoren auf der extrazellulären Seite der Zellmembran. Neben den klassischen Protein-Rezeptoren spielen Protein- und Lipid-gebundene Glykostrukturen eine wichtige Rolle bei der Zellerkennung. Die großen Oligosaccharidbestandteile der Glykokonjugate bilden dabei eine Zuckerschicht auf der extrazellulären Seite der Plasmamembran, die als Glykocalyx bezeichnet wird. Die Markierung dieser Zuckerstrukturen in der lebenden Zelle kann durch eine kupferfreie Click-Reaktion erreicht werden. Dazu werden Zellen mit synthetischen Zuckern, die eine Azidofunktionalität besitzen inkubiert. Die künstlichen Zuckermoleküle werden von der Zelle in ihre Glycostrukturen eingebaut und Cyclooctine, die als Carrier für Fluorophore dienen, können selektiv durch eine kupferfreie Click-Reaktion an die Azidogruppen gebunden werden. Durch zeitlich versetzte Reaktion der Azidogruppen mit Cyclooctinen, die unterschiedliche Fluorophore tragen, kann so die Entwicklung von Zuckerstrukturen ,z. B. während der embryonalen Entwicklung, verfolgt werden.