Биотехнологи измеряют силы, с которыми клетки водорослей прикрепляются к поверхности и перемещаются по ней, - пишет eurekalert.org со ссылкой на eLife.
Как клетки могут прилипать к поверхностям и перемещаться по ним? Это вопрос, который исследовала международная группа исследователей во главе с профессором Майклом Хипплером из Мюнстерского университета и профессором Кайяо Хуангом из Института гидробиологии Китайской академии наук (Ухань, Китай). В качестве модельного организма исследователи использовали зеленую водоросль Chlamydomonas reinhardtii. Они манипулировали водорослями, изменяя модификации сахара в белках на поверхности клетки. В результате они смогли изменить адгезию к клеточной поверхности, также известную как сила адгезии.
Для передвижения зеленая водоросль имеет на своей клеточной поверхности два нитевидных жгутика. На самом деле водоросль использует эти жгутики для плавания, но она также может использовать их, чтобы прикрепляться к поверхностям и скользить по ним. Теперь исследователи хотели выяснить, как можно управлять движением и адгезией водорослей. «Мы обнаружили, что белки на клеточной поверхности, которые участвуют в этом процессе, модифицируются определенными сахарами. Если эти сахарные цепи на белках изменяются, это позволяет изменять их свойства», - объясняет Майкл Хипплер из Института биологии и биотехнологии растений в Мюнстерском университете. Затем эксперты описывают такие белки как N-гликозилированные - модификацию, при которой углеводы состыкованы с аминогруппами. Изменения этих модификаций сахара путем генетического манипулирования водорослями показали, что сила адгезии водорослей и, как следствие, любая адгезия к поверхностям были уменьшены. В то же время скольжение клеток по поверхности не происходило. Значительно уменьшенная сила, с которой мутанты прилипают к поверхностям, поэтому в лабораторных условиях все еще достаточна для обеспечения скольжения.
Чтобы изучить эти процессы, исследователи сначала использовали так называемый инсерционный мутагенез и метод CRISPR/Cas9 для деактивации генов, кодирующих ферменты, относящиеся к процессу N-гликозилирования. «Следующим шагом был анализ сахарных модификаций этих генетически измененных штаммов водорослей с использованием методов масс-спектрометрии», - говорит Майкл Хипплер, объясняя подход команды. Чтобы визуализировать скольжение клеток, исследователи использовали специальный метод оптической микроскопии - флуоресцентную микроскопию полного внутреннего отражения (TIRF). Этот метод часто используется для исследования структур, расположенных очень близко к поверхности. Для этого в жгутиках водорослей экспрессировали флуоресцентный белок, чтобы сделать жгутики и скольжение клеток видимыми.
Чтобы измерить, сколько силы было приложено для прикрепления отдельных клеток к поверхности, была использована атомно-силовая микроскопия и измерения адгезии микропипеток в сотрудничестве с группами из Ливерпульского университета (Великобритания) и Института динамики и самоорганизации Макса Планка. «Это позволило нам убедиться, что силы адгезии в нанометровом диапазоне уменьшаются за счет изменения модификаций протеинового сахара», - добавляет Кайяо Хуанг.
Два жгутика зеленой водоросли напоминают, например, не только
жгутики сперматозоидов, но и другие подвижные жгутики. Их обычно
называют «ресничками», они также встречаются в организме
человека, например, в дыхательных путях. «Если мы перенесем наши
открытия на человеческие клетки, белки, модифицированные сахаром,
можно будет использовать для изменения взаимодействия
сперматозоидов или ресничек со всеми видами поверхностей», -
говорят Кайяо Хуанг и Майкл Хипплер.
[Фото: eurekalert.org]
