病原菌における細胞炭水化物の構造的多形性と動的異質性を解読するためのプロトン検出固体NMR

科学分野:

• 生化学と生体物理学
• 構造生物学
• 微生物学

背景:

• 炭水化物ポリマー (ポリサッカリド) は細胞に不可欠な役割を果たしますが,ポリモルフィックな構造とダイナミクスにより生化学的に分析することは困難です.
• 陽子検出型固体NMRスペクトロスコピーは,バイオ分子構造の特徴化に高い感度と解像度を提供します.

研究 の 目的:

• 先進的な 2D/3D プロトン検出の固体MRI技術を適用し,菌類のポリサッカリドを本来の細胞環境で調査する.
• 病原菌における主要なポリサッカリドの構造的異質性と動態を特徴づけるために: Rhizopus delemar, Aspergillus fumigatus, Candida albicans.

主な方法:

• 2D/3D 1H検知型固体NMRスペクトロスコーピーを完全にプロトン化または部分的にデュテラ化されたキノコ細胞に利用した.
• アセチル化炭水化物を選択的に検出した.
• リラクゼーション測定とモデルフリー分析を使用して,順序パラメータと有効な相関時間を決定するために分子ダイナミクスを分析した.

主要な成果:

• R.デレマルキチンに15種類のN-アセチルグルコサミン単位が特定され,キトーサンと共存し,限られた部位でタンパク質と結合した.
• 細胞壁のメカニズムとストレス下でのマトリックス再生に不可欠なA. fumigatusの5つの異なる形態が解明されました.
• 他のポリマーとの相互作用によって細胞壁の整合性に不可欠なC.albicansの8つのアルファ-1,2-マナンサイドチェーン変種を特徴づけました.

結論:

• 菌類の多糖質の高解像度分析のための新しいNMR方法論を開発し,適用した.
• 病原菌におけるキチン,α-1,3-グルカン,α-1,2-マナンの機能的構造とダイナミックな行動に関する前例のない洞察を提供した.
• 炭水化物のバイオシンセシス,改変,菌類の生物学と病原性におけるその役割の研究のための新しい道を開いた.