Glicobiología: la “materia oscura” de las ciencias de la vida
Al igual que las proteínas y los ácidos nucleicos, los azúcares y los lípidos son macromoléculas esenciales que constituyen estructuras biológicas y completan funciones fisiológicas. Sin embargo, en comparación con las proteínas y los ácidos nucleicos, las estructuras de los azúcares y los lípidos son difíciles de analizar y pertenecen a la "materia oscura" de las células. La glicobiología se reconoce como un gran desafío en la industria de las ciencias de la vida (Figura 1). El azúcar es esencial para la vida: las moléculas de azúcar, representadas por la glucosa, son una de las principales fuentes de energía para el metabolismo celular. Las paredes celulares de las plantas están compuestas de celulosa, y la glicosilación también es una de las formas importantes de modificaciones postraduccionales (PTM), que pueden expandir significativamente la diversidad funcional de las proteínas. Las proteínas glicosiladas están involucradas en muchos procesos de la vida, como la señalización, la respuesta inmune y la diferenciación celular. Sin embargo, la complejidad estereoquímica de las moléculas de glicanos dificulta el estudio sistemático de las moléculas de glicanos, y la falta de información sobre la estructura de los glicanos limita gravemente la comprensión de la función del grupo biomolecular.
El 28 de marzo de 2024, el grupo de investigación de Ning Yan/Chuangye Yan/Junmin Pan publicó en línea en la revista Cell el título "Descubrimiento guiado por la estructura de los componentes proteicos y glicanos en las vellosidades de las fibras naturales". En los mastigonemas nativos, se informó sobre la estructura criomicroscópica electrónica de resolución 3.0A de la mastigonema aislada de los cilios de Chlamydomonas rhineae. Las vellosidades son una estructura delgada que se extiende hacia afuera desde la membrana ciliar. Se descubrió que el cuerpo principal de las vellosidades formaba una estructura de fibra superhelicoidal, y cada hélice completa estaba compuesta por cuatro pares de proteína antiparalela similar a la mastigonema 1 (Mst1).
En este estudio, el equipo de investigación utilizó métodos de biofísica, biología celular y bioinformática para explicar el principio molecular de las moléculas de glicano que participan en la construcción de arquitecturas biomacromoleculares. Se sabe que las plantas y las algas tienen una forma única de hipo-o-glicosilación, en la que el módulo de glicano consiste principalmente en arabinosa y una pequeña cantidad de galactosa. Esta forma de glicosilación dependiente de la hifo es la base de las actividades vitales normales de las plantas y las algas.
