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Tierphysiologie: Riesenmolekül schützt Insekten vor Frost

Forscher der University of Notre Dame haben ein bislang unbekanntes Makromolekül isoliert, das Insekten selbst bei Temperaturen um minus 60 Grad Celsius noch vor dem Einfrieren schützt. Die aus einer Kohlenhydratkette mit Lipidanhängen bestehende Substanz nimmt im Gewebe großen Raum ein und verhindert so offenbar, dass kleine Eiskristalle sich zu größeren zusammenschließen und die Körperstruktur auseinanderreißen.

In der Hämolymphe von Upis ceramboides, einem kleinen Käfer aus dem Inneren Alaskas, isolierten John Duman und seine Kollegen nun längere Zuckerketten mit zusätzlichen Lipidanteilen, die den Gefrierpunkt der Körperflüssigkeit deutlich nach unten verschieben. Dies ändert sich wieder, sobald genau diese Kohlenhydratketten aus Manno- und Xylopyranosen mit spezifischen Schnittenzymen zerlegt werden.

Die Strukturen der unterschiedlichen Schmelzpunkt verändernden Substanzen im Tier- und Pflanzenreich ist bisher nur lückenhaft untersucht. Alle bislang beschriebenen großen Frostschutz-Biomoleküle außer dem nun neu entdeckte Lipo-Xylomannan des Käfers enthalten allerdings Proteinanteile. Duman und Co spekulieren, dass die Substanz nicht nur die Ausbreitung von wachsenden Kristallisationskeimen außerhalb der Zellen unterbindet, sondern womöglich auch die bei niedrigeren Temperaturen zunehmend fragilen Lipidmembranen mit ihren Fettsäureanteilen stabilisiert. (jo)

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  • Quellen
Walters, K. R. et al.: A non-protein thermal hysteresis-producing xylomannan antifreeze in the freeze-tolerant Alaskan beetle, Upis ceramboides. In: Proceedings of the National Academy of Sciences 10.1073/pnas.0909872106, 2009.

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