Výzkumná skupina bioorganické chemie a biomateriálů

Zavedení fluoru do molekuly sacharidu představuje mimořádně efektivní způsob, jak zkoumat a modulovat interakce mezi sacharidy a proteiny. Zabýváme se syntézou fluorosacharidů, především pak fluorovaných oligosacharidů, a jejich využitím jako glykomimetických nástrojů k prozkoumání interakcí sacharid-protein. Obzvláště se zajímáme o využití fluorovaných oligosacharidů jako selektivních ligandů pro galektiny, biomedicínsky významnou skupinu proteinů interagujících se sacharidy. Vyvíjíme proto metodiky pro přípravu fluorovaných glykosyl donorů a akceptorů a studujeme jejich reaktivitu a stereoselektivitu při glykosylacích. Systematické zavádění fluoru postupně do každé polohy sacharidového skeletu nám umožňuje odpojit každý jednotlivý hydroxyl od sítě vodíkových vazeb existujících v rámci oligosacharidového řetězce a odhadnout, jaký vliv má daný hydroxyl na konformaci, lipofilitu a další vlastnosti. Systematická fluorace může rovněž objasnit, jaký je příspěvek jednotlivých hydroxylových skupin oligosacharidu k jeho interakci s proteiny. Zavedení fluoru do molekuly sacharidu také může v některých případech zvýšit afinitu k lektinům díky novým nekovalentním interakcím. Interakce fluorovaných sacharidů s proteiny můžeme s výhodou zkoumat pomocí 19F NMR experimentů díky příznivým NMR vlastnostem jádra izotopu 19F.

Již několik desetiletí se používají platinové komplexy při léčbě nádorových onemocnění. V současnosti se v mnoha laboratořích po celém světě extensivně připravují organometalické sloučeniny a testuje se jejich protinádorová aktivita. Navázání sacharidu na ligand protinádorového organokovového komplexu by mohlo omezit nevýhody protinádorových organometalik: nízkou selektivitu k nádorovým buňkám a silné nežádoucí účinky. Naším cílem je připravit organokovové glykokonjugáty selektivně cytotoxické k nádorovým buňkám nebo netoxické komplexy s vysokou antimetastatickou aktivitou. K tomu využíváme interakce glykokonjugátů s lektiny, transportéry monosacharidů a dalšími biomakromolekulami, jakož i syntetické modifikace sacharidové a organometalické komponenty komplexů.

V rámci skupiny vyvíjíme nové koncepty a příslušné syntetické a separační metody pro přípravu a izolaci karbosilanových dendrimerů a komplexních makromolekulárních a supramolekulárních systémů založených na dendritické architektuře. Vnější vrstva dendrimeru (periferie) obsahuje velký počet dobře definovaných vazebných míst vhodných pro připojení funkčních struktur cílených na konkrétní aplikace. Modulární syntetický přístup nám umožňuje získat specifické vícefunkční materiály; zaměřujeme se zejména na syntézu multivalentních glykokonjugátů a receptorů aniontů.

Multivalentní glykosylované materiály mají důležitou roli v glykobiologii, mj. jako inhibitory enzymů nebo modelové klastrované systémy pro studium interakcí sacharidů s lektiny (proteiny vázající sacharidy), ale také pro použití jako nevirální vektory a systémy pro cílenou dopravu léčiv. V současnosti připravujeme multivalentní dendritické systémy nesoucí jednak přirozené ligandy lektinů a sacharidových transportérů, jako glukosu, galaktosu, laktosu či N-acetyl-d-laktosamin, ale také jejich syntetická analoga a deriváty.

Vedle toho se zabýváme syntézou recyklovatelných receptorů biologicky relevantních aniontů (H2PO4, karboxylátů, chirálních karboxylových kyselin aj.). Aktivní místa rozpoznávající konkrétní analyty jsou ukotvena na dendritickém karbosilanovém nosiči, což jednak zvyšuje počet vazebných míst, ale také umožňuje jejich kooperaci při koordinaci analytu. Takovéto receptory lze navíc využít pro separaci analytu ze směsi ve formě makromolekulárního komplexu, přičemž po následné indukované disociaci komplexu získáme pomocí nanofiltrace cílový analyt a recyklujeme receptor.