Genomik und danach Proteomik - das sind zwei Begriffe, welche die Biologie der letzten Jahre prägten. Der erste bezeichnet die Forschung, die sich mit der Information auf der DNA beschäftigt, der zweite umschliesst Arbeiten, die den Genprodukten, also den Proteinen, Funktionen zuordnen. Damit vollzieht die Wissenschaft den Weg der biologischen Information vom Gen zum Protein nach. Doch der Weg ist hier noch nicht am Ende, denn bei den höheren Organismen, den Eukaryoten, werden viele Proteine noch modifiziert. Dieser Prozess wird posttranslationale Modifikation genannt und besteht vor allem im Anhängen von Mehrfachzuckern, der Glykosylierung. Die häufigste Form dieser Protein-Modifikation ist die sogenannte N-Glykosylierung, in der Zuckermoleküle an bestimmte Bausteine der Proteine gebunden werden. In dieser süssen Welt eröffnen sich insofern ganz neue Möglichkeiten, als die Mehrfachzucker im Unterschied zu der DNA oder den Proteinen nicht mehr aus linear angeordneten Bausteinen bestehen, sondern auch Verzweigungen aufweisen. Somit bieten sie eine gigantische strukturelle Vielfalt. Und genau diese Vielfalt wird für die verschiedensten Funktionen innerhalb und ausserhalb der Zelle verwendet.

Doch wie dringt man in dieses weite Feld vor und demonstriert die Funktion der verschiedenen Verzuckerungen? Die Frage ist brisant, da schon geringfügige Änderungen im Programm der Protein-Glykosylierung zum Tod von eukaryotischen Zellen führen können. Das weiss natürlich auch ETH-Professor Markus Aebi (1), der die Glykosylierung schon länger bei Bäckerhefe, dem einfachsten Modellorganismus für Eurkaryoten, untersucht. Jetzt ist seiner Forschungsgruppe aber ein Durchbruch gelungen. Michael Wacker, ein Doktorand am Institut für Mikrobiologie, konnte das Bakterium Escherichia coli (E. coli), also einen Prykaryoten, so verändern, dass dieser Organismus zu N-Glykosylierungen befähigt wurde.

Das unerwartete Gen im Bakterium Campylobacter jejuni

Begonnen hat die ETH-Forschungsgruppe ihre erfolgreiche Arbeit, die diesen Freitag in der Fachzeitschrift "Science" (2) vorgestellt wird, mit einer Suche in Gendatenbanken. Dabei stellte sich heraus, dass eine bereits bekannte, für die Glykosylierung entscheidende Gensequenz zu vielen Eukaryoten-Genen führt, aber auch zu einem Prokaryoten, dem Bakterium Campylobacter jejuni. "Damit bestand die Möglichkeit, dass diese Organismen etwas machen, dass Bakterien sonst nicht können, die N-Glykosylierung", umreisst Aebi die damalige Situation. Der ETH-Forscher, der überzeugt ist, dass ein moderner Forscher sich nicht stur an einen bekannten Modellorganismus klammern, sondern das System nach der Fragestellung ausrichten soll, konnte Michael Wacker von diesen Ideen und zu Arbeiten mit Campylobacter überzeugen.

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