Forscher entschlüsseln natürliche Frostschutzmittel
Polare Fische schützen sich mit Glykoproteinen vor dem Erfrieren
Sapporo (pte017/10.02.2004/10:50) Japanische Forscher sind dem Geheimnis polarer Lebewesen unter den widrigen klimatischen Umständen nicht einzufrieren einen Schritt näher gekommen. Glykoproteine, mit Zucker verknüpfte Proteine, zählen zu den ersten entdeckten Gefrierschutz-Molekülen, die verhindern, dass Körperflüssigkeiten einfrieren. Die Lebewesen synthetisieren körpereigene Frostschutzmittel, berichten die Forscher in der jüngsten Ausgabe des Fachmagazins "Angewandte Chemie" http://www.angewandte.org .
Das Forscherteam der Hokkaida Universität http://www.hokudai.ac.jp in Sapporo unter der Leitung von Shin-Ichiro Nishimura hat diese Glykoproteine systematisch unter die Lupe genommen. "Die aus dem Blut polarer Fische isolierten Frostschutz-Glykoproteine sind zwar strukturell sehr unterschiedlich, bestehen erstaunlicherweise aber aus nur einem einzigen, vielfach wiederholten Motiv, einem Tripeptid mit der Aminosäure-Sequenz Alanin-Threonin-Alanin", berichtet Nishimura. Die Glykoproteine binden an die Oberfläche von winzigen Eiskristallkeimen und verhindern, dass diese zu größeren Kristallen anwachsen. So wird der Gefrierpunkt des Wassers herabgesetzt, nicht aber dessen Schmelzpunkt, führt der Experte aus. Chemiker bezeichnen diese Differenz als thermische Hysterese. Sie ist ein Maß für die Frostschutzwirkung eines Stoffes.
Die polaren Fische überwinden die Kälte aber noch mit einem anderen Trick: Die Fisch-Glykoproteine verändern die Morphologie der Eiskristalle. Statt gewöhnlicher Eiskristalle entstehen hexagonale Bipyramiden. Im Fischblut fanden die Forscher Proteine, die aus vier bis zu 50 Tripeptideinheiten aufgebaut waren. Um dem Motiv dieser Ketten auf die Spur zu kommen, stellten die Forscher Ketten mit den Tripeptideinheiten her. Diese veränderten beim Frieren ihre Kristallstruktur.
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