Ahmed Elsayed Ahmed Farag Zayed

• Fucoidan is a class of biopolymers mainly found in brown seaweeds. Due to its diverse medical importance, homogenous supply as well as a GMP-compliant product is of a special interest. Therefore, in addition to optimization of its extraction and purification from classical resources, other techniques were tried (e.g., marine tissue culture and heterologous expression of enzymes involved in its biosynthesis). Results showed that 17.5% (w/w) crude fucoidan after pre-treatment and extraction was obtained from the brown macroalgae F. vesiculosus. Purification by affinity chromatography improved purity relative to the commercial purified product. Furthermore, biological investigations revealed improved anti-coagulant and anti-viral activities compared with crude fucoidan. Furthermore, callus-like and protoplast cultures as well as bioreactor cultivation were developed from F. vesiculosus representing a new horizon to produce fucoidan biotechnologically. Moreover, heterologous expression of several enzymes involved in its biosynthesis by E. coli (e.g., FucTs and STs) demonstrated the possibility to obtain active enzymes that could be utilized in enzymatic in vitro synthesis of fucoidan. All these competitive techniques could provide the global demands from fucoidan.
• Fuciodane sind Biopolymere mit sulfatiertem Homo- oder Heteropolysaccharidrückgrat. Sie kommen hauptsächlich in Braunalgen (Phaeophyta) vor. Durch ihre medizinische Bedeutung ist eine einheitliche Versorgung und GMP-konforme Produktion von besonderem Interesse. Aus diesem Grund wurden in dieser Arbeit verschiedene Techniken zur Fucoidan-Produktion angewendet (z.B. Optimierung von Extraktion und Aufreinigung aus klassischen Quellen, marine Gewebekultur und heterologe Expression von Enzymen, die in die Biosynthese von Fucoidan involviert sind). Die Ergebnisse zeigen, dass nach Vorbehandlung und Extraktion 17,5 % w/w Fucoidan aus der Braunalge F. vesiculosus gewonnen werden konnte. Durch Aufreinigung mittels Affinitätschromatographie konnte eine höhere Reinheit im Vergleich zu einem kommerziellen Produkt erreicht werden. Biologische Analysen ergaben verbesserte antikoagulante und antivirale Eigenschaften. Kallus- und Protoplastkulturen von F. vesiculosus, sowie Kulturen im Bioreaktor repräsentieren neue Wege, Fucoidan biotechnologisch herzustellen. Außerdem demonstrierte die heterologe Expression von mehreren Enzymen der Fucoidan-Biosynthese in E. coli (z.B. FucTs und STs) die Möglichkeit, aktive Enzyme zu erhalten, die in enzymatischer de-novo-Synthese von Fucoidan eingesetzt werden können. All diese Entwicklungen könnten dabei helfen, die globale Nachfrage an Fucoidan zu befriedigen.