Glykowissenschaften, ein neuer Einsatzbereich der Bioinformatik

Die Bioinformatik beschaftigt sich hauptsachlich mit der Analyse und Klassifizierung von DNA-, RNA- und Proteinstrukturen. Kohlenhydrate und Lipide, die beiden anderen grosen Klassen biologischer Makromolekule finden bisher kaum Beachtung. Eine wunschenswerte Zielvorstellung ist jedoch, alle physiologischen Vorgange, die sich in einer Zelle abspielen, mit Verfahren der Bioinformatik beschreiben zu konnen. Komplexe Kohlenhydrate lokalisiert auf der Zelloberflache (Glykokalix) werden bei spezifischen Zeil-Zeil- und Wirt-Zell-Interaktionen erkannt. Aufgrund ihrer Potenz, zwei Residuen auf verschiedene Arten verknupfen sowie verzweigte Strukturen ausbilden zu konnen, besitzen Kohlenhydrate eine wesentlich hohere Informationsdichte als gleich lange Peptidstrukturen. Die Komplexitat 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 raumlichen Strukturen vor, da es nur selten gelingt, ausreichend homogene Einkristalle von komplexen Kohlenhydraten zu erhalten. Beschrieben wird die Uberfuhrung der Zuckertopologie, so wie sie ublicherweise verwendet wird, in eine lineare Codierung. Diese bildet die Grundlage fur das Programm SWEET2, mit dem unter Verwendung von Kraftfeldern schnell 3D Modellen von komplexen Kohlenhydraten generiert werden konnen. Die Verwendung der linearen Codierung fur die Wiederauffindung von Teilstrukturen in der SWEET-DB wird beschrieben.