NWNR300901 Organic chemistry and immunobiology of carbohydrates (in Eng.)

Art
Vorlesung
Semesterstunden
2
Vortragende/r (Mitwirkende/r)
Zamyatina, Alla
Organisation
Organische Chemie
Angeboten im Semester
Wintersemester 2026/27
Unterrichts-/ Lehrsprachen
Englisch
Lehrinhalt

Kohlenhydrate (Saccharide, Glykane) gehören zu den häufigsten und strukturell vielfältigsten Molekülen in der Natur. Neben ihren bekannten Funktionen als Energiequellen und Strukturkomponenten übernehmen sie zahlreiche weitere biologische Aufgaben. In Zellen sind Glykane häufig kovalent an Proteine oder Lipide gebunden und bilden Glykoproteine, Proteoglykane und Glykolipide. Diese Glykokonjugate sind wesentliche Bestandteile der Zelloberfläche und bilden dort die Glycocalyx - eine dichte, informationsreiche Schicht, die maßgeblich an molekularer Erkennung, Zell-Zell-Kommunikation und der Interaktion von Zellen mit ihrer Umgebung beteiligt ist.
Die Lehrveranstaltung vermittelt die strukturellen und chemischen Grundlagen der Kohlenhydrate und zeigt, wie Glykane in Zellen aufgebaut, modifiziert und funktionell eingesetzt werden. Ein besonderer Fokus liegt darauf, wie die strukturelle Vielfalt von Mono-, Oligo- und Polysacchariden ihre Wechselwirkungen mit Rezeptoren, Enzymen, Antikörpern und anderen kohlenhydratbindenden Proteinen bestimmt.
Veränderungen der Glykanstrukturen auf Glykoproteinen sind charakteristisch für zahlreiche Erkrankungen, darunter Krebs, entzündliche Erkrankungen und Infektionskrankheiten. Solche Veränderungen können wichtige Hinweise auf pathologische Prozesse liefern und bilden eine Grundlage für diagnostische Verfahren, die Identifizierung von Biomarkern und die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze.
Eine weitere zentrale Rolle spielen Kohlenhydrate an der Schnittstelle zwischen Mikroorganismen und ihren Wirten. Rezeptoren des angeborenen Immunsystems erkennen charakteristische Kohlenhydratstrukturen von Pathogenen und lösen Signalwege aus, die zur Immunabwehr beitragen. Umgekehrt nutzen viele Mikroorganismen kohlenhydratbindende Proteine, um spezifische Glykanstrukturen auf Wirtszellen zu erkennen. Dadurch können Zelloberflächen-Glykane als wichtige Andock- und Erkennungsstellen dienen und Prozesse wie mikrobielle Adhäsion, Kolonisierung und Infektion beeinflussen.
Ein besonderer Schwerpunkt der Lehrveranstaltung liegt schließlich auf dem Zusammenhang zwischen struktureller Vielfalt und biologischer Funktion von Kohlenhydraten sowie auf der Frage, wie Glykan-Protein-Interaktionen gezielt für die Entwicklung neuer kohlenhydratbasierter diagnostischer und therapeutischer Strategien genutzt werden können.
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Inhaltliche Voraussetzungen (erwartete Kenntnisse)

Die Vorlesung richtet sich an Studierende, die in folgenden Masterstudiengängen eingeschrieben sind:
•418 Biotechnology (UG2002)
•417 Lebensmittelwissenschaften und -technologie (UG2002)
•416 Natural Resources Management and Ecological Engineering
Lehrziel

Am Ende der Lehrveranstaltung sind die Studierenden in der Lage:
•die strukturellen und chemischen Grundlagen von Kohlenhydraten zu beschreiben und die Strukturen der wichtigsten biologisch relevanten Mono-, Oligo- und Polysaccharide zu unterscheiden;
•zu erklären, wie Glykane in Zellen biosynthetisiert und modifiziert werden;
•die strukturelle Vielfalt von Kohlenhydraten mit ihrer biologischen Funktion in Beziehung zu setzen;
•zu erklären, wie Glykane von Rezeptoren, Enzymen, Antikörpern und anderen kohlenhydratbindenden Proteinen erkannt werden;
•Zucker-Protein-Interaktionen auf molekularer Ebene zu analysieren, einschließlich der strukturellen Merkmale von Kohlenhydrat-Bindungsstellen;
•die Funktionen von Glykanen bei Zellkommunikation, Immunerkennung, Wirt-Pathogen-Interaktionen und Erkrankungen zu beschreiben;
•zu erklären, wie krankheitsbedingte Veränderungen der Glykosylierung für Biomarker-Identifizierung, Diagnostik und therapeutische Entwicklung genutzt werden können;
•zu beurteilen, wie Glykan-Protein-Interaktionen und Kohlenhydratstrukturen in der Biotechnologie und bei der Entwicklung neuartiger Therapeutika genutzt werden können.
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Noch mehr Informationen zur Lehrveranstaltung, wie Termine oder Informationen zu Prüfungen, usw. finden Sie auf der Lehrveranstaltungsseite in BOKUonline.