علم الأحياء السكرية - "المادة المظلمة" في علوم الحياة
مثل البروتينات والأحماض النووية، تعتبر السكريات والدهون جزيئات كبيرة أساسية تشكل هياكل بيولوجية ووظائف فسيولوجية كاملة. ومع ذلك، بالمقارنة مع البروتينات والأحماض النووية، فإن هياكل السكريات والدهون يصعب تحليلها وتنتمي إلى "المادة المظلمة" في الخلايا. يُعترف بعلم الأحياء السكرية كتحدٍ كبير في صناعة علوم الحياة (الشكل 1). السكر ضروري للحياة: جزيئات السكر، التي يمثلها الجلوكوز، هي أحد المصادر الرئيسية للطاقة لعملية التمثيل الغذائي للخلايا. تتكون جدران الخلايا في النباتات من السليلوز، كما أن الجليكوزيلات هي أيضًا أحد الأشكال المهمة للتعديلات ما بعد الترجمة (PTM)، والتي يمكن أن توسع بشكل كبير التنوع الوظيفي للبروتينات. تشارك البروتينات السكرية في العديد من العمليات الحيوية، مثل الإشارات والاستجابة المناعية وتمايز الخلايا. ومع ذلك، فإن التعقيد الكيميائي الفراغي لجزيئات الجليكان يعيق الدراسة المنهجية لجزيئات الجليكان، ويحد الافتقار إلى المعلومات حول بنية الجليكان بشدة من فهم وظيفة المجموعة الجزيئية الحيوية.
في 28 مارس 2024، نشرت مجموعة البحث التابعة لـنينغ يان/تشوانغي يان/جونمين بان عنوان "اكتشاف موجه بالبنية لمكونات البروتين والجليكان في الزغابات الليفية الطبيعية" على الإنترنت في مجلة خلية فيماستيجونيمات الأصلية، تم الإبلاغ عن البنية المجهرية الإلكترونية المبردة بدقة 3.0A لـ ماستيجونيم المعزولة من أهدابكلاميدوموناس رينيه. الزغابات عبارة عن بنية نحيلة تمتد إلى الخارج من الغشاء الهدبي. وقد وجد أن الجسم الرئيسي للزغابات يشكل بنية ليفية فائقة الحلزونية، ويتكون كل حلزون كامل من أربعة أزواج من بروتين شبيه بالمستيجونيم 1 (Mst1) متوازي.
في هذه الدراسة، استخدم فريق البحث أساليب الفيزياء الحيوية وعلم الأحياء الخلوية وعلم المعلومات الحيوية لشرح المبدأ الجزيئي لجزيئات الجليكان المشاركة في بناء الهياكل الجزيئية الحيوية الكبيرة. ومن المعروف أن النباتات والطحالب لديها شكل فريد من أشكال الترابط السكري، حيث تتكون وحدة الجليكان بشكل أساسي من أرابينوز وكمية صغيرة من الجلاكتوز. هذا الشكل المعتمد على هيفو من الترابط السكري هو الأساس للأنشطة الحياتية الطبيعية للنباتات والطحالب.
