Гликобиология — «Темная материя» наук о жизни
Подобно белкам и нуклеиновым кислотам, сахара и липиды являются важными макромолекулами, которые составляют биологические структуры и выполняют полные физиологические функции. Однако, по сравнению с белками и нуклеиновыми кислотами, структуры сахаров и липидов трудно поддаются анализу и относятся к «темной материи» в клетках. Гликобиология признана сложной задачей в индустрии наук о жизни (рисунок 1). Сахар необходим для жизни: молекулы сахара, представленные глюкозой, являются одним из основных источников энергии для клеточного метаболизма. Клеточные стенки растений состоят из целлюлозы, а гликозилирование также является одной из важных форм посттрансляционных модификаций (ПТМ), которые могут значительно расширить функциональное разнообразие белков. Гликозилированные белки участвуют во многих жизненных процессах, таких как передача сигналов, иммунный ответ и дифференцировка клеток. Однако стереохимическая сложность молекул гликанов затрудняет систематическое изучение молекул гликанов, а отсутствие информации о структуре гликанов серьезно ограничивает понимание функции биомолекулярной группы.
28 марта 2024 года исследовательская группа Нин Янь/Чуанъе Янь/Джунминь Пань опубликовала заголовок «Открытие белковых и гликановых компонентов в натуральных волокнистых ворсинках под контролем структуры» в онлайн-журнале Cell in native mastigonemes, в котором была представлена криоэлектронная микроскопическая структура мастигонемы с разрешением 3,0 А, выделенная из ресничек Chlamydomonas rhineae. Ворсинки представляют собой тонкую структуру, простирающуюся наружу от цилиарной мембраны. Было обнаружено, что основная часть ворсинок образует суперспиральную волокнистую структуру, и каждая полная спираль состоит из четырех пар антипараллельных белков, подобных мастигонеме 1 (Mst1).
В этом исследовании исследовательская группа использовала методы биофизики, клеточной биологии и биоинформатики для объяснения молекулярного принципа молекул гликанов, участвующих в построении биомакромолекулярных архитектур. Известно, что растения и водоросли обладают уникальной формой гип-о-гликозилирования, при которой гликановый модуль состоит в основном из арабинозы и небольшого количества галактозы. Эта гипо-зависимая форма гликозилирования является основой нормальной жизнедеятельности растений и водорослей.
