Glykowissenschaften, ein neuer Einsatzbereich der Bioinformatik

Zusammenfassung

Die Bioinformatik beschäftigt sich hauptsächlich mit der Analyse und Klassifizierung von DNA-, RNA- und Proteinstrukturen. Kohlenhydrate und Lipide, die beiden anderen großen Klassen biologischer Makromoleküle finden bisher kaum Beachtung. Eine wünschenswerte Zielvorstellung ist jedoch, alle physiologischen Vorgänge, die sich in einer Zelle abspielen, mit Verfahren der Bioinformatik beschreiben zu können. Komplexe Kohlenhydrate lokalisiert auf der Zelloberfläche (Glykokalix) werden bei spezifischen Zeil-Zeil- und Wirt-Zell-Interaktionen erkannt. Aufgrund ihrer Potenz, zwei Residuen auf verschiedene Arten verknüpfen sowie verzweigte Strukturen ausbilden zu können, besitzen Kohlenhydrate eine wesentlich höhere Informationsdichte als gleich lange Peptidstrukturen. Die Komplexität der Kohlenhydrat-Strukturen erschwert die experimentelle Bestimmung ihrer exakten Topologie, so dass bisher nur ansatzweise Verfahren zu ihrer automatischen Bestimmung existieren. Auch liegen nur wenige Daten der räumlichen Strukturen vor, da es nur selten gelingt, ausreichend homogene Einkristalle von komplexen Kohlenhydraten zu erhalten. Beschrieben wird die Überführung der Zuckertopologie, so wie sie üblicherweise verwendet wird, in eine lineare Codierung. Diese bildet die Grundlage für das Programm SWEET2, mit dem unter Verwendung von Kraftfeldern schnell 3D Modellen von komplexen Kohlenhydraten generiert werden können. Die Verwendung der linearen Codierung für die Wiederauffindung von Teilstrukturen in der SWEET-DB wird beschrieben.