Nová štúdia odhaľuje tajomstvá glykokalyx v mihalniciach!

Nová štúdia odhaľuje tajomstvá glykokalyx v mihalniciach!

V súčasnej štúdii, ktorú uskutočnili Prof. Dr. Michael Hippler a Dr. Lara Hoepfner, je osvetlená komplexná štruktúra glykokalyxu mihalníc. Cilia sú vlasové projekcie na biologických bunkách, ktoré hrajú ústrednú úlohu pri pohybe a vnímaní signálov. Výskum sa zameral na glykokalyx zelených riasChlamydomonas reinhardtii, ktorý pozostáva z proteínov bohatých na cukor, nazývaných tiež glykoproteíny, a zásadne reguluje schopnosť buniek priľnúť k povrchom. Toto bolo široko publikované v časopise Advanced Science, pretože Univerzita v Münsteri uvádza, že...

V rámci tohto skúmania výskumný tím zmapoval štruktúru glykokalyxu a zistil, že hlavné zložky, glykoproteíny FMG1B a neznámy variant FMG1A, majú biochemické podobnosti s mucínom, ktorý sa nachádza aj u cicavcov. Tieto výsledky vrhajú nové svetlo na úlohu glykokalyxu.

Glykoproteíny a ich funkcia

Štúdia ukazuje, že odstránenie glykoproteínov viedlo k zvýšeniu lepivosti mihalníc a zároveň umožnilo bunkám hladký pohyb po povrchoch. To naznačuje, že glykoproteíny nie sú priamo zodpovedné za adhéziu a kĺzanie, ale skôr tvoria ochrannú vrstvu, ktorá reguluje adhéziu.

Použité technológie zahŕňali kryogénnu elektrónovú tomografiu, elektrónovú mikroskopiu, fluorescenčnú mikroskopiu a hmotnostnú spektrometriu. Výskum finančne podporila aj Európska rada pre výskum (Horizont 2020), Nemecká výskumná nadácia a ďalšie inštitúcie.

Ďalšie nálezy na bunkovej steneChlamydomonas reinhardtii

Ďalšie štúdie prehlbujú naše znalosti o zložkách bunkovej steny zelených rias. Extrahované zložky bunkovej steny sa získali pomocou chaotropných činidiel a rekonštruovali sa po dialýze. Osobitnou výzvou bolo zachovať menšie zložky bunkovej steny. Na zachovanie štrukturálne dôležitých komponentov sa použili miernejšie protokoly.

Skenovacia aj transmisná elektrónová mikroskopia (SEM a TEM) ukázali neporušené mikroriasy a charakteristické vrstvenie bunkovej steny. Prekvapivo bunková membrána a vnútorné organely zostali po extrakcii nedotknuté, čo naznačuje účinnosť zvolenej metódy.

Prietoková cytometria odhalila, že približne 80 % buniek zostalo po extrakcii steny nažive a metabolicky aktívnych. Toto je rozhodujúca indikácia odolnosti buniek voči vykonaným postupom. Okrem toho sa pri NMR analýze nezistili žiadne významné rozdiely medzi extraktmi bunkovej steny a intaktnými bunkami.

Zloženie glykánu a aminokyselín

Chemická analýza poskytla komplexný profil zloženia glykánov a aminokyselín. Pozoruhodný je najmä vysoký obsah manózy a N-acetylglukózamínu v bunkovej stene. Aminokyselinový profil vykazuje vysoké hladiny alanínu, glutamínu a glutamátu. Identifikácia nových skupín nízkomolekulárnych glykoproteínov (LWGP) ukazuje, že tvoria 80 % obsahu aminokyselín.

Dynamika bunkovej steny ukazuje, že glykány sú menej mobilné ako proteíny, čo naznačuje semimobilnú štruktúru. Priestorová segregácia glykánov a proteínov naznačuje, že glykozylované proteíny hrajú na rozhraní medzi týmito dvoma skupinami.

Stručne povedané, ako glykokalyx, tak aj bunková stenaChlamydomonas reinhardtiimajú štruktúrne znaky, ktoré vykazujú paralely s rastlinami, najmä pokiaľ ide o aminokyselinové zloženie proteínov bunkovej steny. Tieto zistenia by mohli nielen zlepšiť naše chápanie tohto typu rias, ale aj základy bunkovej biológie.