Here, we traced the abundance of 27 polysaccharide epitopes in dissolved and particulate organic matter along a three month diatom bloom period in the North Sea. We used a bioanalytic approach based on carbohydrate microarrays and monoclonal antibodies (mAbs).
Details describing the data:
Carbohydrate microarray data show the relative polysaccharide abundance (antibody signal intensity) detected in samples harvested during a spring phytoplankton bloom period (21 sampling dates) in the North Sea (54˚11.3'N, 7˚54.0'E). Samples include high molecular weight dissolved organic matter (HMWDOM) and particulate organic matter (POM). Polysaccharides from all samples were sequentially extracted with the solvents H2O, 50 mM EDTA pH 7.5 and 4 M NaOH with 0.1% w/v NaBH4. A library of identical microarrays was created, each populated with the same time-series of extracted polysaccharides. These microarrays were then individually incubated with polysaccharide-specific mAbs or carbohydrate binding modules (CBMs) as probes, which specifically bind to a single polysaccharide epitope. The binding of probes to polysaccharide epitopes on the microarrays was detected using a secondary antibody coupled to alkaline phosphatase, which converts its substrate into a coloured product, the amount of which correlates with polysaccharide concentration. Antibody signal intensity was quantified and the highest signal value in the data set for HMWDOM and for POM was set to 100 and all other values were normalised accordingly. The temporal dynamics but not the absolute number should be compared between HMWDOM and POM pools as they required independent normalisation since their sampling was different. A cut-off of 5 arbitrary units was applied and all probe profiles where in at least one date an antibody positive signal (value ≥ 5) was detected are included in the data set. The epitope recognised by each probe is shown at the top of each column and the name of the corresponding mAb or CBM is depicted in parentheses. Size fractions correspond to: POM 10 µm, over 10 µm; POM 3 µm, between 10 and 3 µm; POM 0.2 µm, between 3 and 0.2 µm; HMWDOM, between 0.2 µm and 1 kDa. HG, homogalacturonan; DE, degree of esterification; AGP, arabinogalactan protein; GlcA, glucuronic acid. This microarray data set reveals the temporal dynamics of 27 polysaccharide epitopes in HMWDOM and POM.
Auf der Suche nach alternativen Quellen von Stoffen mit hoher Bioaktivität und weniger unerwünschten Nebenwirkungen richtet sich der Fokus verstärkt auf Substanzen aus der Natur. Dabei sind die Weltmeere aufgrund der hohen Biodiversität und der nahezu unerschöpflichen Ressourcen eine interessante Quelle biologisch aktiver Verbindungen. Einer dieser Stoffe, der aus marinen Braunalgen gewonnen wird, ist Fucoidan. Fucoidan ist ein sulfatiertes Strukturpolysaccharid, welches in der amorphen Fraktion der Zellwand von Braunlagen zu finden ist und dessen Verwendung als Arzneimittel oder als Functional Food vielversprechend ist. Fucoidane besitzen nachweislich antivirale und antibakterielle Eigenschaften. Fucoidan aus der Braunalge Fucus vesiculosus ist ein á-1,3-1,4 verknüpftes hochmolekulares Polysaccharid, hauptsächlich bestehend aus dem Monosaccharid Fucose. Die Sulfatester an den Positionen 2, 3 oder 4 sitzend, sind essentiell für die Bioaktivität. Für intrazelluläre, wie z.B. antiinflammatorische Effekte ist es notwendig, dass diese Polysaccharide in kleineren Molekulargewichten vorliegen da nur dann ein Transport oder eine Diffusion durch die Membran möglich ist. Säurehydrolyse zur Verringerung der Molekulargewichte von Zuckern ist in dem Fall der sulfatierten Polysaccharide nicht ratsam, da Hitzeeinwirkung in tiefen pH-Bereichen zur Spaltung der Sulfatester und somit zu einer Beeinträchtigung der Bioaktivität führt. Das Mittel der Wahl zur schonenden Hydrolyse der Fucoidane besteht im Einsatz spezifischer Enzyme. Obwohl diese sogenannten Fucosidasen oder Fucoidanasen auch Bestandteile terrestrischer Flora und Fauna sind, sind diese jedoch vorwiegend in marinen Bakterien und Pilzen zu finden, die im Habitat der Algen leben. Versuche einer Ganzzelltransformation der Fucoidane zeigten lediglich geringe Enzymaktivitäten. Desweiteren sind die Wachstumsraten der marinen Organismen unbefriedigend. Die bevorzugte weitere Vorgehensweise besteht daher in der rekombinanten Expression dieser Enzyme in E. coli. Durch Literaturrecherche und Sequenzalignment mit veröffentlichten Fucosidasegenen wurden die Fucosidasen aus den Bakterien M. fucanivorans, S. erythraea und P. atlantica T6c zur heterologen Expression ausgewählt. Die Aufreinigung der gehistaggten Enzyme erfolgt über Metall-Chelat-Chromatographie. Die Charakterisierung der Enzyme im Hinblick auf Aktivität und chemische Eigenschaften steht ebenso im Vordergrund wie strukturelle Untersuchungen.