Nieuwe studie onthult geheimen van de glycocalyx in cilia!

Nieuwe studie onthult geheimen van de glycocalyx in cilia!

In een huidige studie uitgevoerd door Prof. Dr. Michael Hippler en Dr. Lara Hoepfner wordt de complexe structuur van de glycocalyx van cilia belicht. Cilia zijn haarachtige projecties op biologische cellen die een centrale rol spelen bij de voortbeweging en signaalperceptie. Het onderzoek richtte zich op de glycocalyx van groene algenChlamydomonas reinhardtii, dat bestaat uit suikerrijke eiwitten, ook wel glycoproteïnen genoemd, en dat op cruciale wijze het vermogen van cellen reguleert om zich aan oppervlakken te hechten. Dit is breed gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Science, zoals de Universiteit van Münster meldt dat...

Als onderdeel van dit onderzoek bracht het onderzoeksteam de structuur van de glycocalyx in kaart en ontdekte dat de belangrijkste componenten, de glycoproteïnen FMG1B en een onbekende variant FMG1A, biochemische overeenkomsten vertonen met mucines die ook bij zoogdieren worden aangetroffen. Deze resultaten werpen nieuw licht op de rol van de glycocalyx.

Glycoproteïnen en hun functie

Uit het onderzoek blijkt dat het verwijderen van de glycoproteïnen resulteerde in een toename van de plakkerigheid van de cilia, terwijl de cellen nog steeds soepel over oppervlakken konden bewegen. Dit suggereert dat de glycoproteïnen niet direct verantwoordelijk zijn voor adhesie en glijden, maar eerder een beschermende laag vormen die de adhesie reguleert.

De gebruikte technologieën omvatten cryogene elektronentomografie, elektronenmicroscopie, fluorescentiemicroscopie en massaspectrometrie. Het onderzoek werd ook financieel ondersteund door de European Research Council (Horizon 2020), de German Research Foundation en andere instellingen.

Aanvullende bevindingen over de celwand vanChlamydomonas reinhardtii

Aanvullende studies verdiepen onze kennis van de celwandcomponenten van groene algen. Geëxtraheerde celwandcomponenten werden verkregen met behulp van chaotrope middelen en na dialyse gereconstrueerd. Een bijzondere uitdaging was het behoud van de kleinere componenten van de celwand. Er werden mildere protocollen gebruikt om structureel belangrijke componenten te behouden.

Zowel scanning- als transmissie-elektronenmicroscopie (SEM en TEM) toonden intacte microalgen en de karakteristieke gelaagdheid van de celwand. Verrassend genoeg bleven het celmembraan en de interne organellen na extractie intact, wat de effectiviteit van de gekozen methode aangeeft.

Flowcytometrie onthulde dat ongeveer 80% van de cellen na muurextractie in leven en metabolisch actief bleef. Dit is een cruciale indicatie van de weerstand van de cellen tegen de uitgevoerde procedures. Bovendien werden er bij NMR-analyse geen significante verschillen gevonden tussen celwandextracten en intacte cellen.

Glycaan- en aminozuursamenstelling

Chemische analyse leverde een uitgebreid profiel van de glycanen- en aminozuursamenstelling op. Wat vooral opvalt is het hoge gehalte aan mannose en N-acetylglucosamine in de celwand. Het aminozuurprofiel vertoont hoge niveaus van alanine, glutamine en glutamaat. De identificatie van nieuwe groepen glycoproteïnen met laag molecuulgewicht (LWGP's) laat zien dat zij 80% van het aminozuurgehalte voor hun rekening nemen.

De celwanddynamiek laat zien dat glycanen minder mobiel zijn dan eiwitten, wat duidt op een semi-mobiele structuur. De ruimtelijke segregatie van glycanen en eiwitten suggereert dat geglycosyleerde eiwitten op het grensvlak tussen de twee groepen spelen.

Samenvattend worden zowel de glycocalyx als de celwand vanChlamydomonas reinhardtiihebben structurele kenmerken die parallellen vertonen met planten, vooral wat betreft de aminozuursamenstelling van de celwandeiwitten. Deze bevindingen kunnen niet alleen ons begrip van dit soort algen verbeteren, maar ook van de fundamenten van de celbiologie.