Расшифровка ресничного слоя зелёной водоросли: исследование раскрывает высокоразрешительную структуру

Биологические клетки часто имеют тонкие волосовидные выросты на поверхности — реснички, которые выполняют различные функции, от движения до восприятия сигналов окружающей среды. Исследователи из Германии и Италии недавно получили новые данные о защитном слое, окружающем эти реснички.

Этот защитный чехол, называемый гликокаликсом, состоит из богатых сахарами белков (гликопротеинов). Будучи первым контактом с окружающей средой, он определяет, как клетки прилипают к поверхностям, двигаются и воспринимают сигналы. Однако его точная структура ранее была неизвестна.

Исследовательская группа детально картировала структуру этого слоя у одноклеточной зелёной водоросли Chlamydomonas reinhardtii и определила, что его основными компонентами являются гликопротеины FMG1B и FMG1A. Работа опубликована в журнале Advanced Science.

FMG1A — это ранее неизвестный вариант FMG1B, и оба гликопротеина демонстрируют биохимическое сходство с муциновыми белками, обнаруженными у млекопитающих. Муцины также являются гликопротеинами и ключевым компонентом защитной слизи, встречающейся у многих организмов, например, на слизистых оболочках или во внутренних органах.

В ходе исследования команда удалила два гликопротеина из водоросли, что привело к значительному увеличению липкости ресничек. Тем не менее, клетки водорослей всё ещё могли двигаться по поверхностям с помощью прилипающих ресничек. Это привело исследователей к выводу, что эти белки не обеспечивают непосредственно адгезию к поверхностям и не передают силу, необходимую для скользящего движения, изнутри реснички, как предполагалось ранее. Вместо этого они формируют защитный слой, который регулирует адгезивные свойства ресничек.

«Это открытие расширяет наши знания о том, как клетки регулируют прямое взаимодействие с окружающей средой», — объясняет биотехнолог растений профессор Михаэль Хипплер из Мюнстерского университета. «Мы также получаем представление о том, как могут работать аналогичные защитные механизмы у других организмов», — добавляет д-р Адриан Нивергельт из Института молекулярной физиологии растений Макса Планка в Потсдаме, сотрудничавший в проекте с исследовательской группой д-ра Гаи Пижино в Human Technopole в Милане.

Команда использовала широкий спектр современных методов визуализации и анализа белков, включая криогенную электронную томографию и электронную микроскопию, флуоресцентную микроскопию, масс-спектрометрию, а также генетические манипуляции для удаления гликопротеинов из генома водоросли.