Elucidating the molecular mechanisms of anticancer activities in natural polysaccharides from Ginseng Beskrivning av de molekylära mekanismerna under anti-canceraktivitet från naturliga polysackarider i Ginseng Ginseng polysaccharide is a complex mixture of neutral and acidic polysaccharides that has been proven to have anticancer activities. It functions through interactions with a protein called Galectin-3. The proposed studies aim to elucidate the fundamental molecular mechanisms of the anticancer activities of polysaccharides purified from Ginseng roots. Through characterization of the interactions between purified and fragmented Ginseng polysaccharides with Galactin-3 -- a known cellular target linked to cancer, we aim to identify the most potent anticancer carbohydrates deduced from natural Ginseng polysaccharides. Using modern molecular biology techniques such as X-ray crystallography, Isothermal Titration Calorimetry (ITC) and Surface Plasmon Resonance (SPR), our findings will further enrich the knowledge in Galactin related cancer research, provide theoretical basis for improving herbal products made with Ginseng extracts, and hopefully raise international awareness on the benefits of a product from a relatively underdeveloped region in northeastern China (People's Republic of). Cancer är en ledande dödsorsak över hela världen som orsakar ungefär 8 miljoner dödsfall varje år enligt världshälsoorganisationen WHO. De vanligast förekommande formerna är lung-, mag-, lever-, tarm- och bröstcancer. WHO uppskattar att drygt 30 % av cancerfallen kan förhindras om behandling sätts in i tid. Ginseng (Panax ginseng) är en plantväxt som växer i skogslandskap i mellan- och hög latitud i den norra hemisfären. Det latinska namnet panax betyder *läker allt* och Ginsengrötter har använts som naturläkemedel i över två tusen år. Bergsregionen i Changbai i Kina är en av huvudregionerna för kommersiell produktion av P. Ginseng. Molekylärbiologisk forskning har demonstrerat Ginsengs förebyggande effekt i vissa svårbotliga sjukdomar som cancer. En storskalig statistisk studie fastslog att ett signifikant antal färre fall av magcancer, lungcancer och bröstcancer observerades hos människor som inkluderar Ginseng i sin kost. Djurstudier har också demonstrerat liknande resultat. Ginseng har vissa demonstrerade anti-canceregenskaper, men både de exakta aktiva komponenterna samt de fundamentala molekylära- och cellulära mekanismerna för sådana aktiviteter är idag okända. Forskargrupper inblandade i detta forskningsprojekt har framgångsrikt isolerat flera typer av unika kolhydratmolekyler från Ginseng och upptäckt skillnader i anti-canceregenskaper mellan olika slags molekyler. Analys har identifierat de strukturella aspekter hos en typ av kolhydrater med högst anticancer-aktivitet. Dessa tillhör en grupp av molekyler som kallas pektiner. Pektiner har ofta låg toxicitet och är resistenta mot enzymatisk nedbrytning under mänsklig matsmältning. När dessa sväljs kan därför en signifikant bråkdel nå tarmen utan att förstöras på vägen dit, och sedan interagera direkt med tumörceller i matsmältningssystemet. Deras låga toxicitet möjliggör relativt stor konsumtion eller hög dosering som läkemedel. Men p g a bristande kunskap och medvetenhet under Ginsengtillverkning går ofta de värdefulla polysackariderna förlorade i tillverkningsprocessen, trots att de skulle kunna användas i matindustri och medicin. Ginsengpektin delar flera likheter med Citruspektin, som har studerats bättre i cancerforskning och är vanligt förekommande i cancerprevention samt cancerbehandling. Preliminära data visar att Ginsengpektin dödar maligna celler betydligt mer effektivt jämfört med Citruspektin. Citruspektin har visats interagera med ett protein som benämns Galectin-3. Interaktion mellan Ginsengpektin och Galectin-3 har uppmätts och bekräftats. Galectiner är en proteingrupp som konserverats till en hög grad under evolutionens lopp. De är vitt spridda i både frisk och sjuk vävnad och är inblandade i flera fysiologiska nyckelprocesser. Den totala mängden och produktionen av Galectin-3, samt dess fördelning innuti och mellan celler, är kopplat till tumörbildning och tumörutveckling. Galectin-3 har därför uppmärksammats stort i cancerforskningsfält. Galectin-3 kan interagera med kolhydrater genom dess Kolhydrats-igenkänningsdomän (CRD) i den C-terminala delen av proteinkedjan. CRD-strukturen i Gal-3 har bestämts till atomär upplösning, och substrat-bindingsplatsen identifierades i dessa strukturer med hjälp av flera små kolhydratsubstrat, som t e x laktos. Den föreslagna forskningen syftar till att kartlägga de molekylära mekanismerna mellan Ginseng-Polysackarider och deras cellulära målprotein Galectin-3. Resultat från sådana studier kommer ge en teoretisk grund till att förbättra Ginseng-baserade örtprodukter, erbjuda effektiv alternativ cancerprevention, skapa en pålitlig standard i utvärdering av Ginseng-produkter samt främja ekonomisk utveckling i landsbygdsdelar i Nordöstra Kina där Ginseng odlas.