交叉学科小组探究影响细胞与表面粘附力的蛋白质修饰

来源: 生物360 / 作者: 2020-12-31
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细胞如何粘附在表面并在表面上移动?

明斯特大学 Michael Hippler 教授和中国科学院水生生物研究所 Kaiyao Huang 教授领导的国际研究小组用衣藻作为模型,通过改变细胞表面蛋白质中的糖修饰改变细胞表面的粘附力,操纵藻类移动。研究结果已经发表在开放获取的科学期刊 eLife 上。

背景和方法为了移动,衣藻的细胞表面有两条线状鞭毛。这种藻类实际上利用这些鞭毛游泳,但它也可以利用鞭毛附着在水面上并沿着水面滑行。研究人员现在想弄清楚藻类的运动和粘附是如何被控制的。” 我们发现参与这一过程的细胞表面的蛋白质被某些糖修饰。如果这些蛋白质上的糖链被改变,这就使得它们的特性被改变,” 来自明斯特大学植物生物学和生物技术研究所的 Michael Hippler 解释说。专家们说这些蛋白 N - 糖基化了——一种碳水化合物与氨基对接的修饰。通过基因操纵藻类对这些糖修饰的改变表明,藻类的粘附力以及因此对表面的任何粘附力都降低了。同时,细胞在表面的滑动没有改变。因此,在实验室条件下,突变体附着在表面的力大大减小,但仍然足以移动。

为了研究这些过程,研究人员首先使用插入突变和 CRISPR/Cas9 方法去激活编码与 N - 糖基化过程相关酶的基因。” 下一步是用质谱法分析这些转基因藻类菌株的糖类修饰,”Michael Hippler 在解释研究小组的方法时说。为了观察细胞的滑动,研究人员使用了一种特殊的光学显微镜方法——全内反射荧光显微镜(TIRF)。这种方法经常用于对非常靠近表面的结构进行检查。为此,在衣藻的鞭毛中表达了一种荧光蛋白,以使鞭毛和细胞滑动可见。

为了测量在将单个细胞粘附到表面时使用了多少力,使用了原子力显微镜,并与利物浦大学(英国)和哥廷根的马克斯普朗克动力学和自组织研究所合作进行了微量移液管粘附测量。“这使我们能够验证纳米范围内的粘附力通过改变蛋白糖修饰而降低,”Kaiyao Huang 补充道。

衣藻的两条鞭毛不仅与精子的鞭毛相似,而且与其它可移动的鞭毛相似。‘纤毛’也存在于人体内,例如呼吸道。“如果我们把我们的发现转移到人类细胞,糖修饰的蛋白质也可以用来改变精子或纤毛与各种表面的相互作用,”Kaiyao Huang and Michael Hippler 说。

原文检索:Altered N-glycan composition impacts flagella-mediated adhesion in Chlamydomonas reinhardtii

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