{"id":29091,"date":"2015-10-07T07:48:14","date_gmt":"2015-10-07T05:48:14","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.innovations-report.de%2Fhtml%2Fberichte%2Fbiowissenschaften-chemie%2Fzucker-im-windkanal.html"},"modified":"2015-10-06T10:51:09","modified_gmt":"2015-10-06T08:51:09","slug":"zucker-im-windkanal","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/zucker-im-windkanal\/","title":{"rendered":"Zucker im Windkanal"},"content":{"rendered":"

Einem Berliner Forscherteam um Kevin Pagel von der Freien Universit\u00e4t Berlin und dem Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft und Peter Seeberger vom Max-Planck-Institut f\u00fcr Kolloid- und Grenzfl\u00e4chenforschung in Potsdam und der Freien Universit\u00e4t Berlin haben die Analyse von Kohlenhydraten entscheidend verbessert. Mit dem von Pagel und Seeberger entwickelten Verfahren k\u00f6nnen komplexe Zucker jetzt auch sequenziert werden. Es ist nun m\u00f6glich schneller und einfacher geringste Verunreinigungen zu erkennen und damit die Qualit\u00e4tskontrolle von synthetisch hergestellten Kohlenhydraten zu erm\u00f6glichen. Das Verfahren ist wichtig f\u00fcr die Entwicklung neuartiger Impfstoffe, Wirkstoffe und Diagnostika. F\u00fcr die Glykobiologie ist dies ein \u00e4hnlicher Durchbruch wie die DNA-Sequenzierung f\u00fcr die Genetik.<\/strong><\/p>\n

Kohlenhydrate sind wesentlich komplizierter aufgebaut als die DNA oder Proteine. W\u00e4hrend DNA-Molek\u00fcle aus vier Grundbausteinen und Proteine aus 20 Aminos\u00e4uren aufgebaut sind, existieren in der Natur mehr als 100 Zuckerbausteine. Dar\u00fcber hinaus sind die DNA-Grundbausteine und Aminos\u00e4uren ausschlie\u00dflich kettenf\u00f6rmig aneinandergef\u00fcgt. Zucker k\u00f6nnen aber auch Verzweigungen und r\u00e4umlich unterschiedliche Anordnungen (Anomere) bilden. Fast alle Zellen sind von einem Zuckermantel umgeben, der f\u00fcr Immunantworten, f\u00fcr die Identifizierung von Zellen untereinander und die Befruchtung von Eizellen verantwortlich ist. Zucker spielen also eine sehr wichtige Rolle in vielen\u00a0 nat\u00fcrlichen Abl\u00e4ufen.<\/p>\n

Die ungeheure Vielfalt der aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehenden Zuckermolek\u00fcle in der Natur kann aber f\u00fcr Chemiker bei der Forschung zum Problem werden, wenn sie spezifische Molek\u00fcle finden oder herstellen wollen.\u00a0 Denn einzelne Zuckerbausteine k\u00f6nnen auf sehr viele verschiedene Arten aneinander binden. Schon einfache Zuckermolek\u00fcle haben oft genau die gleiche Anzahl von Atomen, besitzen also die gleiche Masse; nur der Winkel einer Bindung unterscheidet sie. Diese anscheinend gleichen Molek\u00fcle, sogenannte Isomere, sind aber sehr unterschiedlich biologisch aktiv. Ein Beispiel sind Glukose und Galaktose. Die Summenformel ist identisch, C6H12O6, die Molek\u00fcle und deren biologische Wirkung sind es aber nicht.<\/p>\n

Chemiker behelfen sich bei der Identifikation von Molek\u00fclen immer mit Tricks, denn auf der atomaren Ebene k\u00f6nnen die meisten Molek\u00fcle nicht beobachtet werden. Zum Beispiel ermitteln sie die Masse von Molek\u00fclen, untersuchen ihre magnetischen Eigenschaften oder das Licht, das sie aussenden, wenn die Substanzen vergl\u00fchen. Damit kann man viele Verbindungen gut aufkl\u00e4ren, aber all das hilft nicht, wenn es sich um Zucker-Isomere handelt, bei denen nur die Anordnung der Atome unterschiedlich ist. Es gibt drei Arten solcher Unterschiede in Zuckern aus der gleichen Anzahl von Atomen: Komposition, Konnektivit\u00e4t und Konfiguration, und alle drei waren bisher f\u00fcr Forscher nur mit sehr hohem Zeit und Materialaufwand und mit gro\u00dfen Molek\u00fclmengen feststellbar.<\/p>\n

Die Berliner und Potsdamer Wissenschaftler haben dieses knifflige Problem jetzt durch die Kombination verschiedener Methoden gel\u00f6st: Sie nutzen die unterschiedliche Form der Molek\u00fcle. Die unterschiedlichen Formen erzeugen in einem gasgef\u00fcllten Raum, durch den die Molek\u00fcle geschickt werden, unterschiedlich starken Widerstand, vergleichbar mit dem sogenannten CW-Wert in einem Windkanal. Pagel und seine Kollegen kombinierten diese Messung der Ionenmobilit\u00e4t mit einer Messung der Molek\u00fclmassen. Dann glichen sie beide Informationen gegeneinander ab, um Unterschiede in der Komposition, Konnektivit\u00e4t und Konfiguration zu finden. Gro\u00dfe Molek\u00fcle werden dabei in Bestandteile zerlegt, die Form der Bestandteile wird durch die Aufspaltung jedoch nicht ver\u00e4ndert, so dass die Summe der Eigenschaften der Bestandteile das gro\u00dfe Molek\u00fcl genau beschreibt.<\/p>\n

Kombiniert mit einer Datenbank, die derzeit erstellt und auch von anderen Wissenschaftlern best\u00fcckt werden soll, l\u00e4sst sich das Analyseverfahren so auf eine immer gr\u00f6\u00dfere Anzahl von Molek\u00fclen anwenden. Ist ein Molek\u00fcl einmal systematisch identifiziert worden, kann es in Zukunft auch durch automatisierte Verfahren erkannt werden.<\/p>\n

Praktischen Nutzen hat das neue Verfahren f\u00fcr die Qualit\u00e4tskontrolle synthetisch hergestellter Zucker. Syntheseroboter reihen dabei Molek\u00fcle wie Perlen an einer Schnur auf. Bisher war es nur m\u00f6glich, Unreinheiten zu entdecken, wenn sie mindestens f\u00fcnf Prozent ausmachten. Mit der neuen \u201eWindkanalmethode\u201c konnte diese Nachweisgrenze auf 0,1 Prozent verringert werden. \u201eDie neue Methode ist schnell, zuverl\u00e4ssig und sehr sensitiv. Dadurch wird die Glykan-Sequenzierung einen riesigen Schub bekommen \u2013 \u00e4hnlich wie in der DNA Forschung, auch dort brachte die Gensequenzierung den Durchbruch\u201c, erkl\u00e4rt Seeberger.<\/p>\n

Die Glykobiologie besch\u00e4ftigt sich mit biologisch aktiven Kohlehydraten. Sie ist eines der aussichtsreichsten Gebiete der Chemie und der Wissenschaft allgemein, Berlin ist weltweit eines der wichtigsten Zentren dieses Forschungsgebietes. Bis 1974 wurden sieben Nobelpreise in den Glykowissenschaften verliehen, dann jedoch wurde es ruhig um die Zucker, denn die Untersuchungsmethoden wurden nicht im gleichen Ma\u00df wie in der Genetik weiterentwickelt. Durch die neuen Ergebnisse hat das Forschungsgebiet einen weiteren gro\u00dfen Schritt zur technischen Nutzung gemacht.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Wissenschaftler können mit einem neuen Verfahren erstmals komplexe Zuckermoleküle sequenzierenEinem …<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[],"supplier":[731,621],"class_list":["post-29091","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","supplier-freie-universitaet-berlin","supplier-max-planck-gesellschaft"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/29091","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=29091"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/29091\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=29091"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=29091"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=29091"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=29091"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}