In einer Studie an Ratten haben RIKEN-Biologen das Rätsel gelöst, woher die Glykanmoleküle im Blut kommen, und sie bis zur Leber zurückverfolgt. Diese Entdeckung könnte zu neuen Biomarkern für Lebererkrankungen führen.
Tadashi Suzuki vom RIKEN Glycometabolic Biochemistry Laboratory hat seine berufliche Laufbahn der Untersuchung von Glykanen gewidmet – kettenartigen Strukturen, die aus einzelnen Zuckermolekülen bestehen, die durch chemische Bindungen miteinander verbunden sind.
Sein Interesse an diesen Enzymen begann, als ihm sein Betreuer als Student ein Projekt mit sehr geringen Erfolgsaussichten beauftragte: Er suchte nach einem Enzym, das in Säugetierzellen Glykane aus Glykoproteinen freisetzt. Eine Studie behauptete jedoch, dass Säugetiere dieses Enzym nicht hätten. Doch zur Überraschung seines Betreuers und der Glykobiologie-Gemeinschaft fand Suzuki es.
Glykane kommen normalerweise in Zellen vor und sind im Allgemeinen an andere Moleküle wie Proteine und Lipide gebunden. Suzukis Team fand jedoch kürzlich im Blut ungebundene Glykane, die durch das zuvor von ihm entdeckte Enzym aus Glykoproteinen freigesetzt werden konnten. Sie entwickelten auch eine Methode, um diese freien Glykane zu isolieren und ihre Strukturen zu analysieren. Aber niemand wusste, woher sie kamen.
Eine Theorie war, dass sie durch Enzyme im Blutkreislauf erzeugt werden könnten, aber Suzuki war skeptisch. „Ich habe über 30 Jahre lang an dieser Enzymaktivität gearbeitet, also war ich fast sicher, dass es im extrazellulären Raum kein solches Enzym gibt.“
Eine andere Möglichkeit war, dass sie von der Leber ausgeschieden werden. Suzukis Team hat nun überzeugende Beweise dafür gefunden, dass dies tatsächlich der Fall ist. Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Zeitschrift für biologische Chemie.
Das Team kultivierte Leberzellen, sogenannte Hepatozyten, in einer Schale und suchte nach freien Glykanen. Sie analysierten auch freie Glykane im Blut von Ratten. Sie fanden heraus, dass freie Glykane aus beiden Quellen sehr ähnliche Strukturen aufwiesen, was stark darauf hindeutet, dass die Leber die Quelle freier Glykane ist.
„Wir haben Serumglykane im Blut von Ratten isoliert, ihnen dann die Leber entnommen und sie kultiviert“, erklärt Suzuki. „Und wir fanden Glykane mit ähnlichen Strukturen. Das deutet stark darauf hin, dass die Leber die Quelle der freien Glykane ist.“
Was die freien Glykane im Blut genau bewirken, ist noch nicht geklärt, aber Suzuki glaubt, dass sie eine Schutzfunktion gegen Krankheitserreger haben könnten. „Es gibt mehrere Hypothesen, aber meine Lieblingshypothese ist, dass solche freien Glykane in unserem Blut als Lockvögel wirken könnten“, sagt Suzuki. „Viren oder Bakterien im Blutkreislauf könnten sich an sie binden, bevor sie sich an Zellen binden können, und so könnten sie helfen, Infektionen zu verzögern.“
Eine Studie ergab, dass Patienten mit Leberkrebs erhöhte Werte an freien Glykanen im Blut hatten. Dies legt die Möglichkeit nahe, diese als Biomarker für die Erkrankung zu verwenden.
Mehr Informationen:
Chengcheng Huang et al., Rattenhepatozyten sezernieren freie Oligosaccharide, Zeitschrift für biologische Chemie (2024). DOI: 10.1016/j.jbc.2024.105712