EN | DE

Chemische Biologie der Kohlenhydrate

Prof Dr Alexander Titz

Komplexe Kohlenhydrate sind entscheidend für biologische Interaktionen zwischen Zellen und Organismen, zum Beispiel Bakterien und Viren. Jede lebende Zelle, ob tierischen, pflanzlichen oder bakteriellen Ursprungs, trägt eine dichte Kohlenhydratschicht auf der Oberfläche, die sogenannte Glycocalyx. Die Gruppe von Dr. Alexander Titz versucht diese Wechselwirkungen mithilfe der Entwicklung neuer Glykomimetika gezielt zu beeinflussen, um unter anderem die Prävention oder Therapie chronischer Infektionen zu ermöglichen.

Unsere Forschung

Siedelt sich Pseudomonas aeruginosa auf einer Oberfläche an, ob auf Implantaten, Kathetern, Zugängen, offenen Wunden und verschleimten Lungen, bildet er innerhalb kurzer Zeit komplexe Lebensgemeinschaften aus, die sich in eine schleimige Matrix einbetten. In einem Biofilm sind die Bakterien sowohl vor dem Immunsystem als auch vor Antibiotika gut geschützt, denn weder Immunzellen noch antibiotisch wirkende Moleküle dringen durch diese Matrix bis zu den Bakterien vor. Lediglich frei schwimmende Bakterien, die sich aus der Matrix gelöst haben und eine akute Infektion verursachen, werden von Immunzellen und Medikamenten erreicht.

Sobald das Immunsystem jedoch die akute Infektion abgewehrt hat oder die Medikamenteneinnahme beendet wird, lösen sich erneut Bakterien aus dem Biofilm und veranlassen den nächsten Infektionsschub. Die Wissenschaftler am HIPS entwickeln Substanzen, die das Anheften der Bakterien an der Oberfläche verhindern sollen. Damit würde der Lebensgemeinschaft der Halt fehlen, die Biofilmmatrix würde sich auflösen und die Bakterien wären wieder für das Immunsystem und Antibiotika angreifbar.

Die extrazelluläre Matrix eines Biofilms ist ein komplexes Konstrukt aus mehrdimensionalen Polysacchariden, Nukleinsäuren und Proteinen. Im Fokus der Wissenschaftler stehen die Lektin-Bausteine des Biofilms. Das sind Proteinmoleküle, die die Körperzellen auf denen der Biofilm wächst, die Bakterien und die Matrix miteinander vernetzen. Sozusagen der Kleber zwischen Unterlage, Bakterien und Schutzhülle. Gelingt es, die Funktion dieser Lektine chemisch zu stören, fehlt der Matrix ein wichtiges Bindeglied und die Bestandteile des Biofilms verlieren ihren Halt. Die Bakterien lösen sich aus der Lebensgemeinschaft und werden damit für das Immunsystem und Antibiotika wieder sicht- und therapierbar.

Die Wissenschaftler des HIPS suchen nach kleinen Molekülen, die die Lektine blockieren und sich zudem einfach zum Infektionsort transportieren lassen. In einem engen Netzwerk aus Medizinern, Pharmazeuten und Naturstoffchemikern entsteht damit ein ganz neuer Therapieansatz für biofilmbildende Pathogene und die damit zusammenhängenden chronischen Infektionen.

Team-Mitglieder

Eike Siebs

Eike Siebs

Doktorand

Eva Zahorska

Eva Zahorska

Doktorandin

Joscha Meiers

Joscha Meiers

Doktorand

Mario Fares

Mario Fares

Doktorand

Marta Czekanska

Marta Czekanska

Doktorandin

Olga Metelkina

Olga Metelkina

Doktorandin

Dirk Hauck

Dirk Hauck

Technischer Assistent

Lisa Marie Denig

Lisa Marie Denig

Technische Assistentin

Forschungsprojekte

Sweetbullets (Joscha Meiers, Olga Metelkina, Varvara Verkhova and Eva Zahorska)

https://cordis.europa.eu/project/rcn/206491/factsheet/en _blank

 

Development of non-carbohydrate glycomimetics (Eike Siebs)

https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/390973730 _blank

 

Publikationen

2020

Protein-observed 19F NMR of LecA from Pseudomonas aeruginosa

Shanina E, Siebs E, Zhang H, Silva D, Joachim I, Titz A, Rademacher C (2020)

GlycobiologyDOI: 10.1093/glycob/cwaa057

Directing Drugs to Bugs: Antibiotic-Carbohydrate Conjugates Targeting Biofilm-Associated Lectins of Pseudomonas aeruginosa

Meiers J, Zahorska E, Röhrig T, Hauck D, Wagner S, Titz A (2020)

Journal of medicinal chemistry, 63 (20): 11707-11724DOI: 10.1021/acs.jmedchem.0c00856

Expression, Purification, and Functional Characterization of Tectonin 2 from Laccaria bicolor: A Six-Bladed Beta-Propeller Lectin Specific for O-Methylated Glycans

Wohlschlager T, Titz A, Künzler M, Varrot A (2020)

Methods Mol Biol, 2132: 669-682DOI: 10.1007/978-1-0716-0430-4_58

2019

Anti-biofilm Agents against Pseudomonas aeruginosa: A Structure-Activity Relationship Study of C-Glycosidic LecB Inhibitors

Sommer R, Rox K, Wagner S, Hauck D, Henrikus S, Newsad S, Arnold T, Ryckmans T, Brönstrup M, Imberty A, …, Hartmann R, Titz A (2019)

Journal of medicinal chemistry, 62 (20): 9201-9216DOI: 10.1021/acs.jmedchem.9b01120

Chemical synthesis of tripeptide thioesters for the biotechnological incorporation into the myxobacterial secondary metabolite argyrin via mutasynthesis

Siebert D, Sommer R, Pogorevc D, Hoffmann M, Wenzel S, Müller R, Titz A (2019)

Beilstein journal of organic chemistry, 15: 2922-2929DOI: 10.3762/bjoc.15.286

Induction of rare conformation of oligosaccharide by binding to calcium-dependent bacterial lectin: X-ray crystallography and modelling study

Lepsik M, Sommer R, Kuhaudomlarp S, Lelimousin M, Paci E, Varrot A, Titz A, Imberty A (2019)

European journal of medicinal chemistry, 177: 212-220DOI: 10.1016/j.ejmech.2019.05.049

Lectin antagonists in infection, immunity, and inflammation

Meiers J, Siebs E, Zahorska E, Titz A (2019)

Current opinion in chemical biology, 53: 51-67DOI: 10.1016/j.cbpa.2019.07.005

2018

Bivalent LecA inhibitors targeting Pseudomonas aeruginosa LecA

Zahorska E, Minervini S, Kuhaudomlarp S, Imberty A, Titz A (2018)

Patent (EP19306432.6)

N-Acetylmuramic Acid (MurNAc) Auxotrophy of the Oral Pathogen Tannerella forsythia: Characterization of a MurNAc Kinase and Analysis of Its Role in Cell Wall Metabolism

Hottmann I, Mayer V, Tomek M, Friedrich V, Calvert M, Titz A, Schäffer C, Mayer C (2018)

Frontiers in microbiology, 9DOI: 10.3389/fmicb.2018.00019

Crystal Structures of Fungal Tectonin in Complex with O-Methylated Glycans Suggest Key Role in Innate Immune Defense

Sommer R, Makshakova O, Wohlschlager T, Hutin S, Marsh M, Titz A, Künzler M, Varrot A (2018)

Structure (London, England : 1993), 26 (3): 391-402DOI: 10.1016/j.str.2018.01.003

Glycomimetic, Orally Bioavailable LecB Inhibitors Block Biofilm Formation of Pseudomonas aeruginosa

Sommer R, Wagner S, Rox K, Varrot A, Hauck D, Wamhoff E, Schreiber J, Ryckmans T, Brunner T, Rademacher C, …, Imberty A, Titz A (2018)

Journal of the American Chemical Society, 140 (7): 2537-2545DOI: 10.1021/jacs.7b11133

Virtual Screening Against Carbohydrate-Binding Proteins: Evaluation and Application to Bacterial Burkholderia ambifaria Lectin

Dingjan T, Gillon É, Imberty A, Pérez S, Titz A, Ramsland P, Yuriev E (2018)

Journal of chemical information and modeling, 58 (9): 1976-1989DOI: 10.1021/acs.jcim.8b00185

Pathoblockers or antivirulence drugs as a new option for the treatment of bacterial infections

Calvert M, Jumde V, Titz A (2018)

Beilstein journal of organic chemistry, 14: 2607-2617DOI: 10.3762/bjoc.14.239

2017

An efficient synthesis of 1,6-anhydro-N-acetylmuramic acid from N-acetylglucosamine

Calvert M, Mayer C, Titz A (2017)

Beilstein journal of organic chemistry, 13: 2631-2636DOI: 10.3762/bjoc.13.261

Covalent Lectin Inhibition and Application in Bacterial Biofilm Imaging

Wagner S, Hauck D, Hoffmann M, Sommer R, Joachim I, Müller R, Imberty A, Varrot A, Titz A (2017)

Angewandte Chemie (International ed. in English), 56 (52): 16559-16564DOI: 10.1002/anie.201709368

Photorhabdus luminescens lectin A (PllA): A new probe for detecting α-galactoside-terminating glycoconjugates

Beshr G, Sikandar A, Jemiller E, Klymiuk N, Hauck D, Wagner S, Wolf E, Koehnke J, Titz A (2017)

J Biol Chem, 292 (48): 19935-19951DOI: 10.1074/jbc.M117.812792

Ciprofloxacin-loaded lipid-core nanocapsules as mucus penetrating drug delivery system intended for the treatment of bacterial infections in cystic fibrosis

Torge A, Wagner S, Chaves P, Oliveira E, Guterres S, Pohlmann A, Titz A, Schneider M, Beck R (2017)

Int J Pharm, 527 (1-2): 92-102DOI: 10.1016/j.ijpharm.2017.05.013

Efficient Two Step β-Glycoside Synthesis from N-Acetyl d-Glucosamine: Scope and Limitations of Copper(II) Triflate-Catalyzed Glycosylation

Sommer R, Hauck D, Titz A (2017)

ChemistrySelect, 2 (15)DOI: 10.1002/slct.201700161

Photoswitchable Janus glycodendrimer micelles as multivalent inhibitors of LecA and LecB from Pseudomonas aeruginosa

Hu Y, Beshr G, Garvey C, Tabor R, Titz A, Wilkinson B (2017)

Colloids and surfaces. B, Biointerfaces, 159: 605-612DOI: 10.1016/j.colsurfb.2017.08.016

2016

Novel Strategies for the Treatment of Pseudomonas aeruginosa Infections

Wagner S, Sommer R, Hinsberger S, Lu C, Hartmann R, Empting M, Titz A (2016)

Journal of medicinal chemistry, 59 (13): 5929-69DOI: 10.1021/acs.jmedchem.5b01698

Inhibitors of Pseudomonas aeruginosa LecB

Sommer R, Titz A (2016)

Patent (WO2016/151066 A1)

The virulence factor LecB varies in clinical isolates: consequences for ligand binding and drug discovery

Sommer R, Wagner S, Varrot A, Nycholat C, Khaledi A, Häussler S, Paulson J, Imberty A, Titz A (2016)

Chem Sci, 7 (8): 4990-5001DOI: 10.1039/c6sc00696e

O-Alkylated heavy atom carbohydrate probes for protein X-ray crystallography: Studies towards the synthesis of methyl 2-O-methyl-L-selenofucopyranoside

Sommer R, Hauck D, Varrot A, Imberty A, Künzler M, Titz A (2016)

Beilstein journal of organic chemistry, 12: 2828-2833DOI: 10.3762/bjoc.12.282

Development of a competitive binding assay for the Burkholderia cenocepacia lectin BC2L-A and structure activity relationship of natural and synthetic inhibitors

Beshr G, Sommer R, Hauck D, Siebert D, Hofmann A, Imberty A, Titz A (2016)

Med Chem Commun, 7 (3): 519-530DOI: 10.1039/C5MD00557D

Development and optimization of a competitive binding assay for the galactophilic low affinity lectin LecA from Pseudomonas aeruginosa

Joachim I, Rikker S, Hauck D, Ponader D, Boden S, Sommer R, Hartmann L, Titz A (2016)

Org. Biomol. Chem., 14 (33): 7933-48DOI: 10.1039/c6ob01313a

2015

Bisecting Galactose as a Feature of N-Glycans of Wild-type and Mutant Caenorhabditis elegans

Yan S, Brecker L, Jin C, Titz A, Dragosits M, Karlsson N, Jantsch V, Wilson I, Paschinger K (2015)

Mol Cell Proteomics, 14 (8): 2111-25DOI: 10.1074/mcp.M115.049817

Cinnamide Derivatives of d-Mannose as Inhibitors of the Bacterial Virulence Factor LecB from Pseudomonas aeruginosa

Sommer R, Hauck D, Varrot A, Wagner S, Audfray A, Prestel A, Möller H, Imberty A, Titz A (2015)

ChemistryOpen, 4 (6): 756-67DOI: 10.1002/open.201500162

Parasite Glycobiology: A Bittersweet Symphony

Rodrigues J, Acosta-Serrano A, Aebi M, Ferguson M, Routier F, Schiller I, Soares S, Spencer D, Titz A, Wilson I, Izquierdo L (2015)

PLoS Pathog., 11 (11)DOI: 10.1371/journal.ppat.1005169

Synthesis of mannoheptose derivatives and their evaluation as inhibitors of the lectin LecB from the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa

Hofmann A, Sommer R, Hauck D, Stifel J, Göttker-Schnetmann I, Titz A (2015)

Carbohydrate research, 412: 34-42DOI: 10.1016/j.carres.2015.04.010

2014

A biophysical study with carbohydrate derivatives explains the molecular basis of monosaccharide selectivity of the Pseudomonas aeruginosa lectin LecB

Sommer R, Exner T, Titz A (2014)

PLoS ONE, 9 (11)DOI: 10.1371/journal.pone.0112822

Amphiphilic cationic β(3R3)-peptides: membrane active peptidomimetics and their potential as antimicrobial agents

Mosca S, Keller J, Azzouz N, Wagner S, Titz A, Seeberger P, Brezesinski G, Hartmann L (2014)

Biomacromolecules, 15 (5): 1687-95DOI: 10.1021/bm500101w

Methylated glycans as conserved targets of animal and fungal innate defense

Wohlschlager T, Butschi A, Grassi P, Sutov G, Gauss R, Hauck D, Schmieder S, Knobel M, Titz A, Dell A, …, Aebi M, Künzler M (2014)

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 111 (27): 2787-96DOI: 10.1073/pnas.1401176111

2013

Glycomimetics as Pseudomonas aeruginosa lectin inhibitors

Titz A (2013)

Patent (WO2013152848A1)

Biofilme Neue Forschungsansätze zur Therapie bakterieller Infektionskrankheiten

Titz A (2013)

GIT Labor-Fachzeitschrift (2): 120-121

Discovery of two classes of potent glycomimetic inhibitors of Pseudomonas aeruginosa LecB with distinct binding modes

Hauck D, Joachim I, Frommeyer B, Varrot A, Philipp B, Möller H, Imberty A, Exner T, Titz A (2013)

ACS chemical biology, 8 (8): 1775-84DOI: 10.1021/cb400371r

New approaches to control infections: anti-biofilm strategies against gram-negative bacteria

Sommer R, Joachim I, Wagner S, Titz A (2013)

Chimia (Aarau), 67 (4): 286-90DOI: 10.2533/chimia.2013.286

2012

Conformational Constraints: Nature Does It Best with Sialyl Lewis x

Titz A, Marra A, Cutting B, Smieško M, Papandreou G, Dondoni A, Ernst B (2012)

Eur. J. Org. Chem., 2012 (28)DOI: 10.1002/ejoc.201200744

2010

Core beta-galactosyltransferase and uses thereof

Titz A, Butschi A, Aebi M, Wilson I, Hengartner M, Künzler M (2010)

Patent (WO2010/136209A1)

Caenorhabditis elegans N-glycan core beta-galactoside confers sensitivity towards nematotoxic fungal galectin CGL2

Butschi A, Titz A, Wälti M, Olieric V, Paschinger K, Nöbauer K, Guo X, Seeberger P, Wilson I, Aebi M, Hengartner M, Künzler M (2010)

PLoS Pathog., 6 (1)DOI: 10.1371/journal.ppat.1000717

Probing the carbohydrate recognition domain of E-selectin: the importance of the acid orientation in sLex mimetics

Titz A, Patton J, Smiesko M, Radic Z, Schwardt O, Magnani J, Ernst B (2010)

Bioorg Med Chem, 18 (1): 19-27DOI: 10.1016/j.bmc.2009.11.024

2009

Molecular basis for galactosylation of core fucose residues in invertebrates: identification of caenorhabditis elegans N-glycan core alpha1,6-fucoside beta1,4-galactosyltransferase GALT-1 as a member of a novel glycosyltransferase family

Titz A, Butschi A, Henrissat B, Fan Y, Hennet T, Razzazi-Fazeli E, Hengartner M, Wilson I, Künzler M, Aebi M (2009)

J Biol Chem, 284 (52): 36223-33DOI: 10.1074/jbc.M109.058354

2008

Is adamantane a suitable substituent to pre-organize the acid orientation in E-selectin antagonists?

Titz A, Patton J, Alker A, Porro M, Schwardt O, Hennig M, Francotte E, Magnani J, Ernst B (2008)

Bioorg Med Chem, 16 (2): 1046-56DOI: 10.1016/j.bmc.2007.07.025

2007

Mimetics of Sialyl Lewis<sup>x</sup>: The Pre-Organization of the Carboxylic Acid is Essential for Binding to Selectins

Titz A, Ernst B (2007)

CHIMIA, 61 (4): 194-197DOI: 10.2533/chimia.2007.194

2006

A safe and convenient method for the preparation of triflyl azide, and its use in diazo transfer reactions to primary amines

Titz A, Radic Z, Schwardt O, Ernst B (2006)

Tetrahedron Lett., 47 (14)DOI: 10.1016/j.tetlet.2006.01.157

Complexation of copper(II)-Chelidamate: A multifrequency-pulsed electron paramagnetic resonance and electron nuclear double resonance analysis

Ramic E, Eichel R, Dinse K, Titz A, Schmidt B (2006)

J. Phys. Chem. B, 110 (41): 20655-63DOI: 10.1021/jp061940u

2004

Electrochemical synthesis of dimerizing and nondimerizing orthoquinone monoketals

Deffieux D, Fabre I, Titz A, Léger J, Quideau S (2004)

The Journal of organic chemistry, 69 (25): 8731-8DOI: 10.1021/jo048677i

Copper dipicolinates as peptidomimetic ligands for the Src SH2 domain

Schmidt B, Jiricek J, Titz A, Ye G, Parang K (2004)

Bioorg Med Chem Lett, 14 (16): 4203-6DOI: 10.1016/j.bmcl.2004.06.018

Um unsere Webseite für Sie optimal zu gestalten und fortlaufend verbessern zu können, verwenden wir Cookies. Wenn Sie die Website weiter nutzen, gehen wir von Ihrem Einverständnis aus. Mehr Informationen