Gli oligosaccaridi – catene di elementi costitutivi dello zucchero – sono essenziali per le cellule biologiche. Gli scienziati avevano pensato che queste molecole fossero liberamente mobili, ma un gruppo di ricerca internazionale ha ora dimostrato che tali molecole di zucchero possono formare strutture rigide, precedentemente trovato solo nel DNA e nelle proteine.

Gli oligosaccaridi - catene di elementi costitutivi dello zucchero - sono alcune delle molecole più importanti nelle creature viventi. Costituiscono gran parte della superficie delle cellule e contribuiscono alla capacità del sistema immunitario di distinguere le cellule del corpo da agenti patogeni o altre cellule estranee. Gli oligosaccaridi sulla superficie delle cellule del sangue determinano anche il nostro gruppo sanguigno e molte proteine ​​trasportano appendici di oligosaccaridi, che sono essenziali per la funzione delle proteine.

Gli scienziati avevano precedentemente pensato che queste molecole di zucchero fossero liberamente mobili e non formassero strutture rigide. Strutture molecolari tridimensionali rigide - indicate dagli esperti come strutture secondarie - erano state trovate solo nel DNA, in cui le molecole formano una doppia elica, e nelle proteine, in cui regioni parziali formano spesso spirali o piccole superfici con la struttura del metallo ondulato.

Però, un team di ricerca internazionale ha ora trovato tali strutture secondarie negli oligosaccaridi. "Siamo stati in grado di dimostrare che la struttura di alcuni oligosaccaridi che contengono il blocco costitutivo di base fucosio ha una rigidità caratteristica, " spiega Mario Schubert, capo del gruppo di ricerca. Schubert è stato all'ETH di Zurigo per diversi anni e ora lavora all'Università di Salisburgo.

Disposizione stabile

L'elemento strutturale secondario appena scoperto determina il modo in cui i tre elementi costitutivi dello zucchero nell'oligosaccaride sono correlati spazialmente:il primo elemento strutturale - il tipo di zucchero fucosio - e il terzo elemento costitutivo sono impilati parallelamente l'uno all'altro, mentre il blocco centrale è perpendicolare agli altri due. Questa struttura è stabilizzata da un legame idrogeno chimico tra il primo e il terzo blocco.

Questa struttura, composto da tre blocchi, è un'unità molecolare relativamente piccola. In confronto, le strutture secondarie a spirale nelle proteine ​​possono estendersi su diverse dozzine di mattoni proteici.

Dogma smentito

Fino ad ora gli scienziati avevano supposto che i legami idrogeno tra i mattoni degli oligosaccaridi fossero molto deboli e potessero quindi essere trascurati. L'opinione prevalente era che non esistessero strutture secondarie negli oligosaccaridi. "Il nostro lavoro ora mostra che alcuni legami idrogeno devono essere presi in considerazione. Come una leggera punta della bilancia, possono aiutare in modo significativo a forzare i mattoni dello zucchero in un corsetto rigido, "dice Schubert.

"Gli oligosaccaridi con il modello strutturale appena scoperto sono riconosciuti facilmente da altre molecole usando il principio della serratura e della chiave, perché un rigido, struttura inflessibile semplifica il riconoscimento molecolare, " afferma Schubert. Questo principio chiave e chiave negli oligosaccaridi è particolarmente importante nel caso delle molecole del sistema immunitario e delle cellule staminali. Le nuove scoperte aiutano a comprendere meglio le interazioni di tali molecole.

Presente in molte molecole di zucchero

I biologi strutturali usano spesso programmi per computer per determinare la struttura tridimensionale delle molecole. "Questo software deve ora essere ampliato per tenere conto del nuovo elemento strutturale secondario oligosaccaride, "dice Schubert.

I ricercatori dell'ETH di Zurigo, L'Università di Basilea e l'Ecole Normale Supérieure di Parigi hanno rilevato il nuovo elemento strutturale mediante spettroscopia di risonanza magnetica nucleare in due oligosaccaridi del gruppo sanguigno e in altri quattro oligosaccaridi. Però, gli scienziati presumono che l'elemento strutturale appaia anche in molti altri oligosaccaridi della superficie cellulare e delle proteine. Hanno trovato prove di tali modelli in più di 200 oligosaccaridi in un database di strutture proteiche.