Zucker nach Maß

News: Zucker nach Maß

Maßgeschneiderte Moleküle sind der Traum zahlreicher Wissenschaftler. Für Proteine und Nukleinsäureverbindungen ist diese Wunschvorstellung längst Realität. Längerkettige Zuckermoleküle jedoch sträubten sich bisher. Das könnte nun vorbei sein: Forscher haben ein Gerät zur Proteinherstellung so umgebaut, dass es ihnen nun die gewünschten Kohlenhydrate konstruiert.

Antje Findeklee

Maßgeschneiderte Proteine oder Nukleinsäureverbindungen herzustellen, ist technisch gesehen heutzutage kein Problem mehr. Doch an der dritten Klasse von Biopolymeren, den Kohlenhydraten, bissen sich Forscher bisher die Zähne aus. 1971 gelang es J. Frechet zum ersten Mal, mithilfe von Polymeren als Trägermaterial Di- und Trisaccharide herzustellen. Seitdem haben Wissenschaftler in diesem Gebiet zwar zahlreiche Fortschritte gemacht, doch die Synthese von komplexen Molekülen war immer noch zeitraubend und arbeitsaufwändig.

Das liegt an der verzweigten Struktur der Zucker. Sie können im Raum so verschiedene Gestalten annehmen und sich mit anderen so vielfältig verknüpfen, dass selbst die Konstruktion eines nur aus wenigen Bausteinen bestehenden Oligosaccharids bereits eine astronomisch hohe Zahl an möglichen Kombinationen bietet. Ein Protein herzustellen klingt dagegen wie ein Kinderspiel: Hier müssen die einzelnen Aminosäuren nur wie auf einer Kette aneinander gereiht werden.

Wissenschaftler um Peter Seeberger vom Massachusetts Institute of Technology machten sich nun die Verfahrensweise der automatisierten Proteinherstellung zunutze: Sie veränderten ein dafür verwendetes Festphasen-Synthesegerät, sodass es ihnen nun verschiedene verzweigte Oligosachcaride zusammenbaute (Sciencexpress vom 2. Februar 2001).

Die Festphase-Synthese erschien den Forschern unter anderem deshalb besonders geeignet, weil sie immer wieder dieselben chemischen "Handgriffe" bei verschiedenen Temperaturen durchführen kann. Außerdem bietet sie eine Trägersubstanz, an der das eine Ende des entstehenden Moleküls angeheftet ist. Sie ist so reaktionsträge, dass sie sich leicht abspalten lässt. Mit dieser Methode konnten die Wissenschaftler auch besonders gut die knifflige Aufgabe lösen, die verschiedenen stereochemischen Formen der Zuckermoleküle herzustellen.

Damit rückt nun auch für Forscher an Zuckermolekülen das Ziel in Reichweite, einfach die einzelnen Bausteine zu bestellen, aus denen dann eine Maschine das gewünschtes Molekül bastelt. Und diese Möglichkeit ist sehr verheißungsvoll, wenn man bedenkt, welche wichtige Rolle Kohlenhydrate beispielsweise in der Kommunikation von Zellen und dem Stoffwechsel spielen.