Сахара влияют на адгезию клеток к поверхностям

Международная команда исследователей под руководством профессора Михаэля Хипплера из Мюнстерского университета и профессора Кайяо Хуана из Института гидробиологии (Китайская академия наук, Ухань, Китай) исследовала, как клетки прилипают к поверхностям и перемещаются по ним. В качестве модельного организма использовалась зелёная водоросль Chlamydomonas reinhardtii. Учёные манипулировали водорослью, изменяя сахарные модификации белков на поверхности клетки, что позволило изменить силу клеточной адгезии. Результаты опубликованы в открытом научном журнале eLife.

Методология и результаты

Для движения водоросль использует два жгутика на поверхности клетки, которые также позволяют ей прилипать к поверхностям и скользить по ним. Исследователи обнаружили, что белки на клеточной поверхности, участвующие в этом процессе, модифицированы определёнными сахарами (N-гликозилированы). Генетические манипуляции, изменяющие эти сахарные цепи, показали, что сила адгезии водорослей к поверхностям снижается. При этом скольжение клеток по поверхности не изменилось — значительно уменьшенной силы адгезии мутантов было достаточно для этого процесса в лабораторных условиях.

Для изучения процессов использовались:

• Генетические методы: инактивация генов, кодирующих ферменты, релевантные для процесса N-гликозилирования, с помощью инсерционного мутагенеза и метода CRISPR/Cas9.
• Анализ модификаций: анализ сахарных модификаций генетически изменённых штаммов водорослей методами масс-спектрометрии.
• Визуализация скольжения: метод оптической микроскопии — микроскопия полного внутреннего отражения флуоресценции (TIRF) — с экспрессией флуоресцентного белка в жгутиках.
• Измерение силы адгезии: атомно-силовая микроскопия и измерения адгезии с помощью микропипеток в коллаборации с группами из Университета Ливерпуля (Великобритания) и Института динамики и самоорганизации им. Макса Планка в Гёттингене. Эти измерения подтвердили, что изменение сахарных модификаций белков снижает силы адгезии в нанометровом диапазоне.

Значение исследования

Жгутики зелёной водоросли структурно напоминают жгутики сперматозоидов и другие подвижные реснички (цилии), которые также встречаются в организме человека (например, в дыхательных путях). По словам Кайяо Хуана и Михаэля Хипплера, полученные данные, будучи перенесёнными на человеческие клетки, предполагают, что сахар-модифицированные белки могут быть использованы для изменения взаимодействия сперматозоидов или ресничек с различными поверхностями.