Biopolymere: Struktur und Eigenschaften by Gotthold Ebert

By Gotthold Ebert

Für das Verständnis der Eigenschaften und Funktionen von Biopolymeren, wie Nucleinsäuren, Proteinen, Polysacchariden ist die Kenntnis ihrer Struktur von grundlegender Bedeutung. Die Beziehungen zwischen der durch chemische Zusammensetzung und Sequenz der Bausteine gegebenen Primärstruktur der Moleküle und ihrer räumlichen Anordnung auf der einen und ihrer Funktion auf der anderen Seite ist bei den der Informationsspeicherung und -übermittlung dienenden Nucleinsäuren sowie bei Polypeptiden und Proteinen besonders deutlich zu erkennen. Besonderer Raum wird in diesem Zusammenhang den fibrillären Proteinen gewidmet. Änderungen der Konformation sind dabei eng mit Eigenschaften und Funktion gekoppelt. Polysaccharide dienen im pflanzlichen und tierischen Organismus als Reserve- und vor allem als Strukturmaterial, oft im Verbund mit Proteinen. Insbesondere Polysaccharide pflanzlicher Herkunft spielen als nachwachsende Rohstoffe, die jährlich in der Größenordnung von a hundred Gigatonnen synthetisiert werden, eine zunehmende Rolle. Ebenso wichtig und interessant sind aber die bemerkenswerten Eigenschaften vieler aus komplizierten Verbundsystemen bestehenden Biopolymer-Materialien. Hiervon können auch Materialwissenschaftler viele wertvolle Anregungen für die Entwicklung neuer Hochleistungs-Werkstoffe erhalten.

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Behe und Felsenfeld (45) haben festgestellt, daß die Methylierung von Cytosin zu 5-Methyl-Cytosin den B -) Z-Übergang von Poly(dG-m SdC)'Poly(dG-m 5 dC) schon unter physiologischen Bedingungen erlaubt. Mehrere Autoren haben gezeigt, daß diese methylierte DNA hinsichtlich ihrer Konformation sehr 26 labil und außerordentlich empfindlich gegenüber Spuren von Metallionen, der Temperatur etc. ist (46-48). a. methylierten Polymeren durch 30% Ethanol oder durch zweiwertige Kationen in die Z'-Helix übergeht (49).

Aus folgendem Grund von Bedeutung. Behe und Felsenfeld (45) haben festgestellt, daß die Methylierung von Cytosin zu 5-Methyl-Cytosin den B -) Z-Übergang von Poly(dG-m SdC)'Poly(dG-m 5 dC) schon unter physiologischen Bedingungen erlaubt. Mehrere Autoren haben gezeigt, daß diese methylierte DNA hinsichtlich ihrer Konformation sehr 26 labil und außerordentlich empfindlich gegenüber Spuren von Metallionen, der Temperatur etc. ist (46-48). a. methylierten Polymeren durch 30% Ethanol oder durch zweiwertige Kationen in die Z'-Helix übergeht (49).

In b)-c) befindet sie sich senkrecht zur Papierebene. b) C3'-endo c) C2'-endo d) C2'-exo C2'-endo e) C3'-endo C2'-exo @A Abb. 9 Syn- und anti -Stellung der N-Basen in Bezug auf die Glycosyl-Bindung 20 Ein weiterer wichtiger Strukturparameter ist die Orientierung um die C4'-C5'-Bindung (Abb. 10). h. der Torsionswinkel C3'-C4'-C5'05' liegt im Bereich +60°. gwcheJ Abb. 10 Orientierung um die C4' -C5' -Bindung der Pentose (nach (28)) Die "Standard-Konformation" eines Nucleotids kann man durch folgende Parameter beschreiben: Zuckerwellung: C3'-endo oder C2'-endo C4'-C5'-Bindung: (t) gauche glykosidische Bindung: anti Weitere wichtige Parameter sind: die Orientierung um die C5'-05' und um die C3'-03' Bindungen (trans) Ferner um die P-03' und P-05' Bindungen, die bei DNA-Doppelhelices stets (-) gauche sind.

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