Die Aufgaben des Teilprojekts unterteilen sich in zwei Forschungsgebiete, welche sich zum Ziel gesetzt haben, neue und auch bekannte Naturstoffe für die Modulation der Endoplasmic-Reticulum-Associated-Degradation (ERAD) zu identifizieren. Unter der Thematik "Wirkstoffe" sollen verschiedene Pflanzenextrakte, unter anderem aus einheimischen Pflanzen wie Sanddorn, Holunder, Hopfen oder Extrakte aus marinen Quellen, hergestellt werden. Diese werden auf ihre Wirkungsweise gegen ER-Stress untersucht. Die Extraktion des Pflanzenmaterials erfolgt mit Hilfe einer schonenden und schnellen Mikrowellenmethode. Die enthaltenen Extrakte werden in Zellkulturen auf ihre Wirksamkeit untersucht und, wo verfügbar, auch mit der Wirkungsweise von Reinsubstanzen verglichen. Die positiv getesteten Extrakte werden daraufhin mittels präparativer Hochleistungsflüssigkeitschromatographie aufgetrennt und mit weiteren Analysegeräten wie zum Beispiel der Gaschromatographie beziehungsweise Flüssigchromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung (GC/MS, LC/MS) auf ihre Inhaltsstoffe untersucht. Aus den aktiven Fraktionen werden die Wirkstoffe isoliert und identifiziert. Ausgehend von den bekannten Biomolekülen, an denen ein Wirkstoff binden kann (Targets), werden hier vor allem Flavonoide wie zum Beispiel Apigenin oder Quercetin untersucht, die als sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe in einer Reihe von heimischen Pflanzen vorkommen. Die isolierten Wirkstoffkandidaten werden anschließend weiter modifiziert. So können zum Beispiel durch die Behandlung mit Glycosidasen mit unterschiedlicher Selektivität sowie mit chemischen Methoden die Zuckerreste abgespalten und die Veränderungen der Wirksamkeit im Labor bestimmt werden.
Die zweite Forschungsrichtung widmet sich der "Bioverfügbarkeit". Hier erfolgt die gezielte Derivatisierung einzelner funktioneller Gruppen aus der Gruppe der Flavonoide und Lignane sowie der durch die Projektpartner des LIKAT Instituts im Teilprojekt 7 neu synthetisierten Wirkstoffkandidaten. Die Arbeitsgruppe erhält dadurch nicht nur die Möglichkeit, die Verfügbarkeit für die Zellen deutlich zu verbessern, sondern kann auch die Wirksamkeit der potentiellen Wirkstoffkandidaten beeinflussen. Vor allem die Glycosylierung mit unterschiedlichen Zuckern und in unterschiedlichem Umfang wird hier eine große Rolle spielen. Neben Glykosyltransferasen sind eine Reihe von Transglycosidasen in der Literatur beschrieben und kommerziell verfügbar, die für diese Zwecke eingesetzt werden. Die Mehrzahl der bisher bekannten Targets ist trotz der zahlreichen Hydroxygruppen schlecht wasserlöslich, so dass auch die Bioverfügbarkeit eingeschränkt ist. In der Natur erfolgt die Bindung mit Kohlenhydraten zum Teil mit Ladungen, so dass die Pflanzeninhaltsstoffe in den Vakuolen der Zellen gespeichert werden können. Dieser Ansatz wird durch regioselektive Glycosylierung nachgeahmt. Daneben sind eine Reihe von weiteren Methoden bekannt, die bereits für die Verbesserung der Darreichung von Medikamenten eingesetzt werden. Dies sind unter anderem Einschluss in Mizellen, Einlagerung in Cyclodextrine oder Kronenether oder Adsorption auf hydrophilisierten Nanopartikeln. Als neuer Ansatz wird in diesem Teilprojekt eine Mischung mit ionischen Flüssigkeiten untersucht werden, da diese in der Lage sind, trotz ihrer ionischen Struktur hydrophobe Substanzen zu lösen. Durch Nutzung von biokompatiblen ionischen Flüssigkeiten zum Beispiel auf der Basis von Aminosäuren oder Kohlenhydraten lässt sich damit auch die Verfügbarkeit in physiologischer Umgebung verbessern.
Projektleitende
Dr. rer. nat. Christina Oppermann
Projektmitarbeiter
Ehemalie Mitarbeitende