Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Vermessung biochemischer Bindungen

05.10.2011
Konstanzer Forscher entwickeln Untersuchungsmethode für Bindungsmechanismen von multivalenten Kohlenhydraten in Lösungen

Ein Verbund von Chemikern der Universität Konstanz entwickelte eine innovative Methode, um Bindungsmechanismen zwischen multivalenten Kohlenhydraten und Proteinen mechanistisch zu untersuchen. Über Abstandsmessungen im Nanometerbereich gewinnen die Forscher direkte Informationen über das Bindungsverhalten der Kohlenhydrate in Lösungen.

Bisherige Methoden konnten den Bindungsmodus in Lösung nur indirekt über Berechnungen und Simulationen ableiten, nicht aber strukturelle Daten auf direkte Weise bestimmen.

Die Forschung findet in enger Kopplung an die Konstanzer Graduiertenschule Chemische Biologie statt. Die Forschungsergebnisse, die unter anderem für die Krebsforschung relevant werden könnten, wurden als Titelbeitrag des Wissenschaftsjournals „Angewandte Chemie“ veröffentlicht.

„Kohlenhydrate sind gemeinhin als Nahrungsmittel oder als Gerüst- und Stützsubstanzen bekannt“, erklärt Prof. Dr. Valentin Wittmann den Hintergrund des Forschungsprojekts, das in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Dr. Malte Drescher stattfand. „Es gibt jedoch noch eine ganze Reihe an weiteren Funktionen von Kohlenhydraten: In Form von Zuckerstrukturen sind sie auch auf Zelloberflächen zu finden. Hier wirken sie als Erkennungsstrukturen und dienen zur Signalübermittlung: Über diese Zuckerstrukturen können Zellen miteinander kommunizieren“, führt Wittmann weiter aus.

Diese Informationsübermittlung findet über die Anbindung von Kohlenhydrat-Liganden an Proteine statt. Der Prozess erfolgt jedoch nicht ausschließlich über eine einzelne Bindungsstelle, denn häufig dockt der Ligand in brückenförmiger Streckung an gleich mehreren Stellen (multivalent) an das Protein an: Die Bindung wird dadurch fester und für die Informationsübermittlung spezifischer. In der Forschung werden diese Prozesse allerdings meist in kristallinen Proben mithilfe der Röntgenbeugung untersucht. Aufschluss über die tatsächlich vorliegende Bindungsform in Lösung zu gewinnen, war bislang eine Herausforderung.

Die Forschergruppen von Wittmann und Drescher fanden nun eine innovative Methode auf Grundlage der Elektronenspinresonanz-Spektroskopie, um den exakten Bindungsmodus zu bestimmen. An den beiden bindungsfähigen Enden eines sogenannten zweizähnigen Liganden werden Spin-Sonden angebracht. Spektroskopisch wird der Abstand zwischen diesen Sonden gemessen. „Wenn die Ligandenmoleküle sich frei in der Lösung bewegen, dann sind sie flexibel und wir finden eine Mischung langer und kurzer Abstände zwischen den Spin-Sonden“, erläutert Malte Drescher. „Bindet der Ligand hingegen in einer brückenartig gestreckten Bindung doppelt an ein Protein an, dann ist plötzlich seine Flexibilität reduziert und wir erhalten in unseren Messwerten keine breite Abstandsverteilung mehr, sondern eine relativ schmale. Über diese Abstandsinformation gewinnen wir eine direkte Strukturinformation über den Liganden und können bestimmen, wie er an das Protein bindet“, verrät Drescher das Schlüsselprinzip.

Die gewonnene Methode baut auf Forschungsergebnissen auf, die in Kooperation mit den Arbeitsgruppen der Konstanzer Professoren Dr. Kay Diederichs und Dr. Wolfram Welte (Fachbereich Biologie) sowie Dr. Heiko M. Möller (Fachbereich Chemie) erarbeitet wurden. Die Wissenschaftler wollen ihre Methode nun in weiteren Schritten für die Erforschung von zellulären Wechselwirkungen einsetzen: „Unsere Vorstellung ist, dass wir künftig auf Basis unserer Methode biologisch relevante Systeme untersuchen werden, die zum Beispiel bei der Krebsentstehung eine Rolle spielen“, eröffnet Valentin Wittmann einen Ausblick auf die Fortführung der Forschungsarbeiten.

Originalveröffentlichung: P. Braun, B. Nägele, V. Wittmann, M. Drescher. Mechanism of Multivalent Carbohydrate-Protein Interactions Studied by EPR Spectroscopy. Angew. Chem. 2011, 123, 8579-8582; Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 8428-8431.

Den Originalartikel finden Sie unter:
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201101074/full
Kontakt:
Universität Konstanz
Kommunikation und Marketing
Telefon: 07531 / 88-3603
E-Mail: kum@uni-konstanz.de
Prof. Dr. Valentin Wittmann
Universität Konstanz
Organische und Bioorganische Chemie
Universitätsstraße 10
78464 Konstanz
Telefon: 07531 / 88-4572
E-Mail: Valentin.Wittmann@uni-konstanz.de
Dr. Malte Drescher
Universität Konstanz
Physikalische Chemie
Universitätsstraße 10
78464 Konstanz
Telefon: 07531 / 88-5262
E-Mail: Malte.Drescher@uni-konstanz.de

Julia Wandt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-konstanz.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Genetische Vielfalt schützt vor Krankheiten
23.05.2018 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

nachricht Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt
22.05.2018 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Im Focus: Achema 2018: Neues Kamerasystem überwacht Destillation und hilft beim Energiesparen

Um chemische Gemische in ihre Einzelbestandteile aufzutrennen, ist in der Industrie die energieaufwendige Destillation gängig, etwa bei der Raffinerie von Rohöl. Forscher der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) entwickeln ein Kamerasystem, das diesen Prozess überwacht. Dabei misst es, ob es zu einer starken Tropfenbildung kommt, was sich negativ auf die Trennung der Komponenten auswirken kann. Die Technik könnte hier künftig automatisch gegensteuern, wenn sich Messwerte ändern. So ließe sich auch Energie einsparen. Auf der Prozesstechnik-Messe Achema in Frankfurt stellen sie die Technik vom 11. bis 15. Juni am Forschungsstand des Landes Rheinland-Pfalz (Halle 9.2, Stand A86a) vor.

Bei der Destillation werden Flüssigkeiten durch Verdampfen und darauffolgende Kondensation des Dampfes in ihre Bestandteile getrennt. Ein bekanntes Beispiel...

Im Focus: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rotierende Rugbybälle unter den massereichsten Galaxien

23.05.2018 | Physik Astronomie

Invasive Quallen: Strömungen als Ausbreitungsmotor

23.05.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie

23.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics