Eine neue Studie an der Technischen Universität Dresden hat bedeutende Fortschritte im Verständnis von Zucker-Protein-Strukturen im menschlichen Körper erzielt. Unter der Leitung von Biochemiker Benjamin Schumann analysiert das Forschungsteam erstmals komplexe Zucker-Protein-Strukturen, die als Proteoglykane bekannt sind. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift „Nature Chemical Biology“ veröffentlicht, was die Relevanz dieser Arbeit unterstreicht.
Proteoglykane bestehen aus einem Kernprotein, an das lange Zuckerketten gebunden sind. Diese Strukturen befinden sich entweder auf der Zelloberfläche oder sind im Zellraum abgelagert. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Wahrnehmung äußerer Signale durch Zellen und sind für das Wachstum der meisten Organe unerlässlich. Veränderungen in diesen Strukturen können sogar tödliche Auswirkungen auf Embryonen haben. Während Bisher nur etwa hundert Proteoglykane in menschlichen Zellen identifiziert wurden, besteht der Verdacht, dass noch viele weitere existieren könnten.
Neue Methoden zur Untersuchung von Proteoglykanen
Um die komplexe Natur von Proteoglykanen zu erforschen, entwickelte das Team um Schumann eine innovative Methode, die auf der sogenannten „Click-Chemie“ basiert. Diese Technik konzentriert sich auf einen spezifischen Schritt in der Herstellung von Proteoglykanen. Dazu wurde ein Enzym modifiziert, indem die Bump-and-Hole-Engineering-Technik eingesetzt wurde. Das Ziel war es, eine spezielle Zuckerform zu verarbeiten, die eine chemische Markierung zur gezielten Nachverfolgung trägt.
Dank dieser Markierung können die Proteoglykane sichtbar gemacht, isoliert und weiter analysiert werden. Die Studie belegt, dass sowohl das modifizierte Enzym als auch der Zucker erfolgreich in die zellulären Prozesse von Säugetieren integriert wurden, ohne dass die Funktion der Zellen beeinträchtigt wurde. Dies zeigt das große Potenzial dieser Methode.
Zukunftsperspektiven der Forschung
Schumann plant, diese Technik anzuwenden, um die Rolle von Proteoglykanen in der Organentwicklung weiter zu untersuchen. Er sieht auch Möglichkeiten, diese Methodik zur Bekämpfung von Tumoren zu nutzen, um das Verhalten von Krebszellen besser zu verstehen und gezielt zu modifizieren. Die finanzielle Unterstützung für diese Forschung kommt hauptsächlich vom Biotechnological and Biological Sciences Research Council UK, was die Bedeutung und das Potenzial dieser wissenschaftlichen Anstrengungen unterstreicht.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Arbeit von Benjamin Schumann und seinem Team nicht nur neue Einblicke in die Biologie der Proteoglykane bietet, sondern auch vielversprechende Ansätze zur Erforschung und Behandlung von Krankheiten aufzeigt. Die Originalveröffentlichung dieser bahnbrechenden Studie finden Sie hier: TU Dresden.