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Studies of the binding of glycosylated peptides and influenza glycoproteins to recombinantly expressed Cyanovirin-N
Philipp Schilling
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Christian Friedrich Wihelm Becker
Mitbetreuer*in
Irene Maier
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13164.76823.288466-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Cyanovirin-N (CV-N), ein Protein aus der Familie der Lektine, ist in Bakterien, Pilzen sowie Pflanzen zu finden und besitzt antivirale Eigenschaften gegenüber HIV, Influenza und bindet Ebola Glykoprotein in nanomolaren Konzentrationen. Dieser Prozess basiert auf der spezifischen Erkennung und Bindung von posttranslationalen N-Glykosylierungen, welche unter anderem an der Oberfläche von Viren zu finden sind. Insbesondere terminale Manα(1–2)Manα-Einheiten, welche die Enden der D1/D3 Verzweigungen von High-mannose Strukturen zieren, bindet CV-N spezifisch. Durch diesen Vorgang wird die Zellpermeabilität des Virus unterbunden. Während diese spezifischen Eigenschaften mittels Bindung an immobilisierten Zuckerstrukturen gezeigt wurden und die Bindung Cyanovirins an HIV Glykoprotein gp120 erforscht wurde, bleiben einige Fragen bezüglich der Binding an Hämagglutinin noch ungeklärt. Da die vorhandenen Disulfidbrücken einen weiteren Stabilitäts- und Affinitätsfaktor der gebildeten CV-N Dimere ausmachen können, stellt die Untersuchung der minimal benötigten Anzahl eine weitere Forschungsfrage dar. In dieser Arbeit präsentieren wir die Synthese von homogen-mannosylierten Peptiden, welche einer Teilsequenz des Oberflächenglykoproteins Hämagglutinin entsprechen und damit einen direkten Bindungspartner Cyanovirins darstellen sollen. Dies wurde durch die Kombination von Festphasenpeptidsynthese und Kupfer(I)-katalysierter Azid-Alkin-Cycloaddition erreicht. Für die Herstellung der benötigten Kohlenhydratstrukturen wurde eine neue Syntheseroute entwickelt, welche die Isolation der Azid-modifizierten Manα(1–2)Manα-Einheit ermöglicht. Darüber hinaus wurden Varianten eines CV-N Dimers mit reduzierter Anzahl an Disulfidbücken exprimiert und isoliert. Darauffolgende Bindungsstudien wurden mittels Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie durchgeführt, wobei die synthetisierten Glykopeptide als Ligand und die entsprechenden Proteine als Analyte herangezogen wurden. Das Ziel dieser Arbeit war somit die essentiellen Strukturen viraler Glykoproteine für eine erfolgreiche Bindung an Lektine auf molekularer Ebene näher zu untersuchen.
Abstract
(Englisch)
Cyanovirin-N (CV-N), a member of the lectin family found in bacteria, fungi and plants, is active against several viruses, including HIV and influenza and shows binding to Ebola glycoprotein at nanomolar concentrations. The neutralization process is mediated by recognizing and binding to N-linked high-mannose glycans located on the virus surface. Furthermore, it has been demonstrated that CV-N specifically binds Manα(1–2)Manα units located at the termini of the D1/D3 arms of high-mannose oligosaccharides, thereby preventing viral entry into the cell. While these essential properties for binding recognition were identified via glycoarrays and most studies focus on binding HIV glycoprotein gp120, hemagglutinin (HA) and its molecular interaction regions remain less covered. The present thesis is investigating the binding affinity of CV-N mutants with varying numbers of disulfide bridges to HA and related glycopeptides. We synthesized homogenously mannosylated peptides covering a partial sequence of the surface glycoprotein HA, thereby mimicking the direct binding partner of CV-N, by combining solid-phase peptide synthesis (SPPS) and copper(I)-catalyzed azide alkyne cycloaddition (CuAAC). A new synthesis route for azido di-mannose building blocks was developed and both azido mannose and di-mannose were linked to the peptide backbone using click chemistry. CV-N variants were recombinantly expressed to investigate the influence of disulfide bonds on binding affinity. With both binding partners in hand, affinity studies using surface plasmon resonance (SPR) were carried out. The main goal of this project was to understand the essential binding properties of CV-N’s high-affinity binding sites with high-mannose ligands (HA) and low molecular weight glycopeptides.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Glycopeptides click chemistry Lectins Carbohydrates
Schlagwörter
(Deutsch)
Glykopeptide Click-Chemie Lektine Kohlenhydrate
Autor*innen
Philipp Schilling
Haupttitel (Englisch)
Studies of the binding of glycosylated peptides and influenza glycoproteins to recombinantly expressed Cyanovirin-N
Paralleltitel (Deutsch)
Bindungsstudien glykosylierter Peptide und Influenza Glykoproteine mit rekombinant exprimiertem Cyanovirin-N
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
82 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christian Friedrich Wihelm Becker
AC Nummer
AC15013298
Utheses ID
45509
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |