Biokompatibilní glykopolymery s aktivním cílením na galektiny

Abstract

Galektiny jsou proteiny patřící mezi lektiny S-typu. Jejich významnou vlastností je, že dokáží vázat ?-galaktosidy, které se nacházejí na povrchu glykoproteinů či glykolipidů, a tím rozeznat normální buňku od patologické. Většina galektinů, zvláště galektin-1 a -3, se podílejí na procesu kancerogeneze a dalších přidružených procesech. Běžným sacharidovým ligandem pro galektiny je N-acetyllaktosamin. Při vazbě na multivalentní sacharidové ligandy spolu molekuly galektinu navzájem asociují a vytvářejí heterogenní mřížku, která spouští signalizační procesy. Biokompatibilní ve vodě rozpustný kopolymer N-(2-hydroxypropyl)metakrylamid (HPMA) umožňuje multivalentní prezentaci sacharidových epitopů, což zvyšuje inhibiční potenciál výsledného glykokonjugátu ke galektinům. V této práci byl enzymovou syntézou připraven disacharidový epitop Gal?4GlcNAc N3 za katalýzy komerční ?-galaktosidasou z Bacillus circulans. Epitop byl následně ve spolupráci s Oddělením biolékařských polymerů Ústavu makromolekulární chemie (Mgr. Petrem Chytilem, Ph.D.) konjugován na N (2 hydroxypropyl)metakrylamidový (HPMA) kopolymer. Byl stanoven inhibiční potenciál připraveného glykopolymeru ke galektinu-1 a galektinu-3 a porovnána vazebná afinita volného sacharidu a sacharidu vázaného na kopolymer. Připravený glykopolymer s 22 mol. % LacNAc vykazoval pro oba galektiny vysokou vazebnou afinitu. Vazebná afinita na galektin-1 byla 18krát vyšší než pro galektin-3, takže lze připravený glykopolymer považovat za selektivní ligand galektinu-1.

Galectins are proteins belonging among S-type lectins. Their important feature is that they can bind ?-galactosides that are located on the surface of glycoproteins or glycolipids, and thus recognize a normal cell from a pathological one. Most galectins, especially galectin-1 and galectin-3, are involved in cancerogenesis and other associated processes. N-Acetyllactosamine is a common carbohydrate ligand for galectins. At binding to multivalent carbohydrate ligands, galectin molecules associate and create a heterogeneous lattice, which triggers signalling processes. The biocomatible water-soluble copolymer N (2 hydroxypropyl) methacrylamide (HPMA) enables multivalent presentation of carbohydrate epitopes, which increases the inhibitory potential of the resulting glycoconjugate to galectins. In this work, a disacharide epitope of Gal?4GlcNAc N3 was prepared by enzymatic synthesis using commercial ?-galactosidase from Bacillus circulans. The epitope was then conjugated to HPMA copolymer in cooperation with the Department of Biomedicinal Polymers of the Institute of Macromolecular Chemistry (Mgr. Petr Chytil, Ph.D.). The inhibitory potential of the prepared glycopolymer to galectin-1 and galectin-3 was determined and the binding affinity of the free carbohydrate and the carbohydrate conjugated to copolymer were compared. The prepared glycopolymer with 22 mol. % LacNAc showed high affinity to both galectins. The binding affinity to galectin-1 was 18-times higher than for galectin-3. Thus, the prepared glycopolymer may be considered as a selective ligand of galectin-1.