Publikationen im Mai & Juni 2016 - Chitosan Oligosaccharide

Die Kleinen ganz groß – Herstellung und Einsatz von Chitosan Oligosacchariden:

Im Mai und Juni 2016 wurden 639 Artikel über Chitosan veröffentlicht, welche vorwiegend die Themen Nanopartikel, pharmazeutische Präparationen und Evaluierungsstudien adressierten. Die publikationsstärksten Nationen im Bereich der Chitosan-Forschung waren wieder: China (128 Artikel), USA (42) und Indien (21).

Tabelle: Journale mit den meisten Veröffentlichungen zum Thema Chitosan und Chitosan-Derivate im Juli und August 2016. Quelle: www.gopubmed.org

Aufgrund der schlechten Löslichkeit von Chitosan unter physiologischen Bedingungen ist die Anwendung in der Medizin- und Lebensmittelindustrie oftmals eingeschränkt. Die Verminderung des Polymerisierungsgrades durch Bildung von Chitosan Oligosacchariden kann die Löslichkeit verbessern. Im Folgenden präsentieren wir Studien, die sich mit der Herstellung von Chitosan Oligosacchariden und ihrer Anwendung als Regulator der Immunabwehr in Pflanzen beschäftigen.

Cellobiohydrolasen erzeugen verschiedene Chitosan Oligosaccharide

Cellobiohydrolases Produce Different Oligosaccharides from Chitosan. Tegl G., Oehlknecht C., Vielnascher R. et al., Biomacromolecules; 17(6):2284-92. June 2016 doi: 10.1021/acs.biomac.6b00547.

Chitosan-oligomere können chemisch oder enzymatisch hergestellt werden. Um die Produktion von Chitosan Oligosacchariden (COS) im größeren Maßstab zu ermöglichen, ist es nötig verfügbare Enzyme einzusetzen und ihre Hydrolyseprodukte zu analysieren. In dieser Studie wurde Chitosan mittels bereits verfügbarer Glycosidasen hydrolysiert um COS herzustellen. Cellobiohydrolasen wurden mit Chitosanasen hinsichtlich ihrer Fähigkeit COS zu produzieren verglichen. Die erhaltenen Fraktionen wurden mittels Massenspektroskopie und NMR analysiert.

ERGEBNISSE:

• Untersuchte Enzyme führten zu Oligomeren mit einem Polymerisationsgrad (DP) zwischen 2-6 und unterschiedlichen Acetylierungsmustern
• Die eingesetzten Enzyme hatten ein pH Optima bei pH5-6 und eine optimale Temperatur von 37-60°C
• Die NMR Analyse zeigte, dass die jeweiligen Enzyme mit Chitosanase- und Chitinaseaktivität bevorzugte Schnittstellen besitzen, so dass unterschiedliche Chitosanoligossaccharide generiert werden können

Schlussfolgerung: Die Studie zeigt, dass der Einsatz kommerziell erhältlicher Enzyme, wie Cellobiohydrolasen, für die Synthese von bioaktiven COS mit unterschiedlichen Eigenschaften möglich ist.

Quelle: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27214513

Chitosan Oligosaccharide induzieren Resistenzen gegen das Tabakmosaikvirus über den Salicylsäure-Signalweg in Arabidopsis

Chitosan oligosaccharide induces resistance to Tobacco mosaic virus in Arabidopsis via the salicylic acid-mediated signalling pathway. Jia X., Meng Q., Zeng H. et al. Scientific Reports, 6:26144, May 2016. doi: 10.1038/srep26144.

Chitosan Oligosaccharide können genutzt werden um das Immunsystem von Pflanzen zu beeinflussen. Die Autoren untersuchten, ob es möglich ist mittels COS (Polymerisationsgrad: 2-10, Deacetylierungsgrad: 95%) eine Resistenz gegen das Tabakmosaikvirus (TMV) in Arabidopsis zu induzieren. Um die Wirkung der COS nachzuweisen wurden die Phenotypen untersucht, sowie die Expression und das Proteinlevel vom TMV coat protein ermittelt. Die Phytohormone Salicylsäure (SA) und Jasmonsäure (JA) spielen eine Rolle bei der Signalübertragung des Abwehrsystems. Um mehr Informationen über die möglicherweise an der Induktion der Resistenz beteiligten Signalwege zu bekommen, wurden jar1 und NahG (fehlerhafter SA Signalweg) Arabidopsis Mutanten verwendet.

ERGEBNISSE:

• Vorbehandlung mit 50 mg/L COS einen Tag vor der Inokulation mit TMV erzielte die beste Resistenz
• Wirkung der COS Behandlung bei Wildtyp und jar1 Pflanzen, jedoch nicht bei NahG Pflanzen:
  • TMV Resistenz wurde induziert
  • Erhöhte Salicylsäuremenge
  • PR1 Genexpression erhöht (Biomarker des SA Signalweges)

Schlussfolgerung: Um eine TMV Resistenz in Arabidopsis auszulösen ist eine Vorbehandlung mit 50 mg/L COS einen Tag vor Inokulation mit TMV optimal. Die Ergebnisse sprechen dafür, dass die Resistenz über die Aktivierung des SA Signalwegs induziert wird.

Quelle: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27189192