Zu den vielfältigen Aufgaben des Blutes gehört die Versorgung aller Zellen des Körpers mit den notwendigen Nährstoffen. Einer der wichtigsten ist der Traubenzucker (oder mit chemischem Namen: die Glucose). Das Blut enthält daher immer eine bestimmte Menge dieses Zuckers, und zwar auf zehn Liter etwa acht Gramm. Um die ständige und gleichmäßige Versorgung aller Organe des Körpers sicherzustellen, muß dafür gesorgt sein, daß der Glucosegehalt des Blutes nicht plötzlich absinkt. Das wird durch regulierende Hormone erreicht, von denen eines genau wie das Insulin – dessen Fehlen bekanntlich die Zuckerkrankheit hervorruft – in der Bauchspeicheldrüse, dem Pankreas, gebildet wird. Dieses Hormon trägt den Namen Glucagon. Es steigert den Glucosegehalt des Blutes, indem es den Zucker- – vorrat der Leber mobilisiert und seine Ausschüttung ins Blut veranlaßt. Insulin dagegen senkt den Blutzuckergehalt, indem es die Organe, durch die das Blut strömt, dazu bringt, dem Blut mehr Zucker zu entnehmen. Glucagon und Insulin sind also gewissermaßen Gegenspieler, deren Zusammenwirken nicht nur den Glucosespiegel im Blut konstant hält, sondern auch den Übergang von Glucose aus der Leber beispielsweise in die Muskulatur ermöglicht. Ein solcher Transport ist wichtig, wenn etwa durch schwere körperliche Arbeit die Glucosevorräte der Muskulatur erschöpft worden sind und neu aufgefüllt werden müssen.

Beide Hormone entstehen nicht nur im selben Organ (wenngleich in verschiedenen Zellen), sie gehören auch chemisch gesehen beide zur Klasse der Eiweißstoffe. Hier aber haben die Ähnlichkeiten ihr Ende, denn beide Hormone unterscheiden sich in ihren Strukturen ganz erheblich, was in Anbetracht ihrer verschiedenen Wirkungen freilich nicht überrascht. Das Insulin besteht aus zwei Eiweißketten verschiedener Länge, die durch zwei aus Schwefelatomen bestehende Brücken verknüpft sind. Das Glucagonmolekül dagegen ist eine einzige Eiweißkette, in der neunundzwanzig Bausteine (der Chemiker bezeichnet sie als Aminosäuren) aneinandergereiht und fest miteinander verknüpft sind. Diese Struktur hat vor knapp zwölf Jahren der amerikanische Biochemiker William W. Bromer ermittelt, das heißt man kennt seitdem die Reihenfolge der Aminosäuren im Molekül.

Nun gilt es aber in der Chemie derartiger Naturstoffe als Regel, daß den letzten Beweis für die Richtigkeit einer Strukturformel nur die Synthese des betreffenden Stoffes bringen kann, etwa so wie der Architekt einer Brücke auch erst nach Fertigstellung des Bauwerkes weiß, ob seine Pläne und Berechnungen stimmten. Das Insulin ist vor vier Jahren erstmalig im Reagenzglas synthetisiert worden. Es gab damals ein Kopf-an-Kopf-Rennen einer Arbeitsgruppe unter Professor Helmut Zahn in Aachen, eines Teams in Amerika und einer Gruppe von chinesischen Chemikern. Man mag daraus sehen, welche Bedeutung derartigen Untersuchungen zukommt. Die Synthese des Glucagons wurde 1961 von Dr. Erich Wünsch und seinen Mitarbeitern am Max-Planck-Institut für Eiweiß- und Lederforschung in München begonnen und konnte jetzt nach mehr als sechsjähriger mühevoller Kleinarbeit zum Erfolg geführt werden. Ihr stellten sich große Schwierigkeiten in den Weg, die mit den damals bekannten Methoden der Eiweißsynthese nicht zu überwinden waren.

Reduziert man eine Aminosäure auf ihre wesentlichen Bestandteile, so kann man ihre Struktur mit der Form des Buchstaben T vergleichen. Allerdings muß man sich am linken Ende des Querbalkens einen kleinen Kreis vorstellen und am rechten Ende eine entsprechende Öffnung, in die der Kreis von einem zweiten T hineinpaßt. Hängt man nun lauter Buchstaben T in dieser Weise mit ihren Querbalken aneinander, so hat man das Bauprinzip eines Eiweißstoffs. Dessen einzelne Aminosäuren unterscheiden sich freilich voneinander, was man durch entsprechende Variation des senkrechten Striches im T zum Ausdruck bringen könnte. Wir wollen der leichteren Verständigung halber für diesen senkrechten Strich die Bezeichnung „Seitenkette“ verwenden, die auch der Chemiker gebraucht. Die Aminosäuren unterscheiden sich also in ihren Seitenketten, während die „Querbalken“ in allen Fällen gleich sind.

Der Versuch, das Glucagon zu synthetisieren, war insbesondere aus drei Gründen problematisch:

1. Auch die Seitenketten können Atom-Gruppierungen enthalten, die mit „Kreis“ oder „Öffnung“ an den „Querbalken“ anderer Aminosäuren reagieren und so zur Bildung regellos gebauter Produkte führen. Solche Gruppierungen müssen vor der Synthese „maskiert“ werden, so daß sie ihre normale Reaktionsfähigkeit verlieren, aber auch so, daß sich die Maskierung nach Beendigung der Synthese ohne Zerstörung oder Veränderung des Produktes wieder entfernen läßt.

2. Die Verknüpfungsstellen zwischen den einzelnen „Querbalken“ sind nicht alle in gleicher Weise stabil. Einige öffnen sich wieder, wenn man ein bereits synthetisiertes Molekülstück weiter umsetzen will. Man ist also in der Wahl der Reagenzien und Synthesebedingungen bestimmten Einschränkungen unterworfen und kann unter Umständen Verfahren, die sich bei anderen Synthesen als erfolgreich erwiesen haben, nicht gebrauchen.