Forschungsgebiete von Prof. Birgit Classen
09.01.2017
Kontakt: Prof. Dr. Birgit Classen Arabinogalaktan-Proteine (AGPs) aus Arzneipflanzen und Getreide sowie pflanzlichen Zellkulturen |
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AGPs sind Glykoproteine bzw. Proteoglykane, die in der pflanzlichen Zellwand vorkommen. Für einige wurde gezeigt, dass sie über einen GPI-Anker in der Plasmamembran verankert sind. Auch aus Gummen und Schleimen sowie aus pflanzlichen Zellkulturen bzw. deren Nährmedien sind sie bereits isoliert worden. In vielerlei Hinsicht handelt es sich um äußerst interessante Moleküle.
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Echinacea purpurea L. Moench
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Kalluskultur von Echinacea purpurea
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Isolierung Als Ausgangsmaterial verwenden wir verschiedene Arzneipflanzen, die im Rahmen der Phytotherapie zur Immunstimulation eingesetzt werden (Echinacea sp., Baptisia tinctoria, Viscum album). Weiterhin gewinnen wir AGPs aus verschiedenen Getreidearten (Avena sativa, Secale cereale, Triticum aestivum) sowie auf biotechnologischem Weg aus pflanzlichen Zellkulturen. Suspensionskulturen bieten die Möglichkeit, AGPs unabhängig von Umwelteinflüssen in grosser Menge unter konstanten Bedingungen zu produzieren. Da sie ins Kulturmedium sezerniert werden, können sie relativ einfach gewonnen werden. Eine Isolierung reiner AGPs ist vor allem durch den Einsatz einer spezifischen Fällungsreaktion möglich. Das sog. Yariv´s Reagenz, welches in unserer Arbeitsgruppe synthetisiert wird, reagiert Antigen-Antikörper-ähnlich mit AGPs und ermöglicht daher eine sehr gute Aufreinigung dieser Makromoleküle. |
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Yariv´s Reagenz
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Struktur AGPs bestehen aus einem kleinen Protein- (ca. 10 %) und einem grossen Polysaccharidanteil (ca. 90 %). Charakteristische Zucker sind Galaktose und Arabinose sowie weitere Monosaccharide (z.B. Glucuronsäure, Rhamnose) in geringeren Mengen. Der Proteinteil zeichnet sich meist durch einen hohen Gehalt an Hydroxyprolin aus, und für einige AGPs wurde bereits gezeigt, dass das Protein über Verknüpfung zwischen Hydroxyprolin und Galaktose oder auch Arabinose mit vielen Kohlenhydrateinheiten verknüpft sein kann. Projekte unserer Arbeitsgruppe:
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Zusammensetzung des AGPs aus dem Press-Saft von Echinacea purpurea
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Vereinfachtes Strukturmodell für ein Arabinogalaktan (AG)-Protein |
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Biologische Funktionen Für AGPs konnte gezeigt werden, dass sie z. T. Einfluss auf die Zelldifferenzierung haben sowie an Vorgängen wie Zellstreckung oder Zellproliferation beteiligt sein können. In Zellkulturen können sie die Bildung somatischer Embryonen fördern. Erste Hinweise auf eine Beteiligung an Abwehrmechanismen gegen Pathogene bestehen. Projekte unserer Arbeitsgruppe:
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Mikroskopische Detektion von AGPs mit Hilfe von Antikörpern Die in der Arbeitsgruppe vorhandenen poly- und monoklonalen Antikörper, die gegen ein AGP aus dem Presssaft von Echinacea purpurea generiert wurden, können auch zum mikroskopischen Nachweis von AGPs eingesetzt werden. Für die lichtmikroskopische Detektion wird dabei mit Fluoreszenz-, für die elektronenmikroskopische Detektion mit Goldmarkierung gearbeitet. Projekte unserer Arbeitsgruppe:
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Fluoreszenzmarkierung der AGPs im Blattstiel von Echinacea purpurea |
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Immunmodulatorische Aktivitäten Phytopharmaka zur Immunstimulation besitzen grosse Bedeutung im Rahmen der Selbstmedikation. Auf der Grundlage einer rationalen Phytotherapie beschäftigt sich die Wissenschaft seit vielen Jahren mit der Suche nach potentiellen Wirkstoffen solcher Zubereitungen. Für Echinacea-haltige Präparate scheinen vier Stoffgruppen als Wirkprinzipien in Frage zu kommen: Kaffeesäurederivate, Alkamide, Polysaccharide und Glykoproteine, insbesondere Arabinogalaktan-Proteine. Als Interaktionsbereich der hochmolekularen AGPs mit dem menschlichen Immunsystem könnten die sog. Peyer´schen Plaques im Dünndarm in Frage kommen. Projekte unserer Arbeitsgruppe:
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Nachweis der Bindung eines AGPs an humane Leukozyten
(Messung der Fluoreszenzintensität am Durchflusszytometer) |
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Kooperationen: Inland:
Ausland:
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Mitarbeiter/innen: |