Mere ufleksibel end antaget

Oligosaccharider – kæder af sukkerbyggesten – er essentielle for biologiske celler. Forskere havde troet, at disse molekyler var frit mobile, men et internationalt forskerhold har nu vist, at sådanne sukkermolekyler kan danne stive strukturer, tidligere kun fundet i DNA og proteiner.

Oligosaccharider – kæder af sukkerbyggesten – er nogle af de vigtigste molekyler i levende væsener. De udgør en stor del af overfladen af ​​celler og bidrager til immunsystemets evne til at skelne kroppens egne celler fra patogener eller andre fremmede celler. Oligosaccharider på overfladen af ​​blodceller bestemmer også vores blodgruppe, og mange proteiner bærer oligosaccharid vedhæng, som er afgørende for proteinfunktionen.

Forskere havde tidligere troet, at disse sukkermolekyler var frit mobile og ikke dannede stive strukturer. Stive tredimensionelle molekylære strukturer – af eksperter omtalt som sekundære strukturer – var kun blevet fundet i DNA, hvor molekylerne danner en dobbelt helix, og i proteiner, hvor delområder ofte danner spiraler eller små overflader med strukturen af ​​korrugeret metal.

Imidlertid, et internationalt forskerhold har nu fundet sådanne sekundære strukturer i oligosaccharider. "Vi var i stand til at vise, at strukturen af ​​visse oligosaccharider, der indeholder den grundlæggende byggesten fucose, har en karakteristisk stivhed, " forklarer Mario Schubert, leder af forskergruppen. Schubert var på ETH Zürich i flere år og arbejder nu på universitetet i Salzburg.

Stabilt arrangement

Det nyopdagede sekundære strukturelle element bestemmer, hvordan de tre sukkerbyggesten i oligosaccharidet er rumligt beslægtede:den første byggesten – sukkertypen fucose – og den tredje byggesten er stablet parallelt med hinanden, mens den midterste blok er vinkelret på de to andre. Denne struktur stabiliseres af en kemisk hydrogenbinding mellem den første og tredje blok.

Denne struktur, bestående af tre blokke, er en forholdsvis lille molekylær enhed. Sammenlignet med, sekundære spiralstrukturer i proteiner kan strække sig over flere dusin proteinbyggesten.

Dogme modbevist

Indtil nu havde videnskabsmænd antaget, at brintbindingerne mellem oligosaccharid-byggesten var meget svage og derfor kunne negligeres. Den fremherskende opfattelse var, at der ikke fandtes sekundære strukturer i oligosaccharider. "Vores arbejde viser nu, at visse brintbindinger skal tages i betragtning. Som en lille spids af skalaen, de kan hjælpe betydeligt med at tvinge sukkerbyggestenene til et stift korset, siger Schubert.

"Oligosaccharider med det nyopdagede strukturelle mønster genkendes let af andre molekyler ved hjælp af lås og nøgle-princippet, fordi en stiv, ufleksibel struktur forenkler molekylær genkendelse, " siger Schubert. Dette låse- og nøgleprincip i oligosaccharider er særligt vigtigt i tilfælde af immunsystemmolekyler og stamceller. De nye resultater hjælper til bedre at forstå vekselvirkningerne mellem sådanne molekyler.

Til stede i mange sukkermolekyler

Strukturelle biologer bruger ofte computerprogrammer til at bestemme den tredimensionelle struktur af molekyler. "Denne software skal nu udvides til at tage højde for det nye oligosaccharid sekundære strukturelle element, siger Schubert.

Forskerne ved ETH Zürich, Universitetet i Basel og Ecole Normale Supérieure i Paris opdagede det nye strukturelle element ved kernemagnetisk resonansspektroskopi i to blodgruppeoligosakkarider og fire andre oligosaccharider. Imidlertid, forskerne antager, at det strukturelle element også forekommer i mange andre celleoverflade- og proteinoligosaccharider. De fandt beviser for sådanne mønstre i mere end 200 oligosaccharider i en proteinstrukturdatabase.