Glycobiologie – La « matière noire » des sciences de la vie

Comme les protéines et les acides nucléiques, les sucres et les lipides sont des macromolécules essentielles qui constituent les structures biologiques et complètent les fonctions physiologiques. Cependant, par rapport aux protéines et aux acides nucléiques, les structures des sucres et des lipides sont difficiles à analyser et appartiennent à la « matière noire » des cellules. La glycobiologie est reconnue comme un défi de taille dans l'industrie des sciences de la vie (Figure 1). Le sucre est essentiel à la vie : les molécules de sucre, représentées par le glucose, sont l'une des principales sources d'énergie du métabolisme cellulaire. Les parois cellulaires des plantes sont composées de cellulose, et la glycosylation est également l'une des formes importantes de modifications post-traductionnelles (MPT), qui peuvent considérablement étendre la diversité fonctionnelle des protéines. Les protéines glycosylées sont impliquées dans de nombreux processus vitaux, tels que la signalisation, la réponse immunitaire et la différenciation cellulaire. Cependant, la complexité stéréochimique des molécules de glycane entrave l'étude systématique des molécules de glycane, et le manque d'informations sur la structure des glycanes limite considérablement la compréhension de la fonction du groupe biomoléculaire.

Le 28 mars 2024, le groupe de recherche de Ning Yan/Chuangye Yan/Junmin Pan a publié en ligne dans la revue Cell le titre « Découverte guidée par la structure des composants protéiques et glycaniques dans les villosités des fibres naturelles ». Dans les mastigonèmes natifs, la structure cryoélectronique au microscope à résolution 3,0A du mastigonème isolé des cils de Chlamydomonas rhineae a été rapportée. Les villosités sont une structure élancée s'étendant vers l'extérieur à partir de la membrane ciliaire. Il a été constaté que le corps principal des villosités formait une structure fibreuse superhélicale et que chaque hélice complète était composée de quatre paires de protéines antiparallèles de type mastigonème 1 (Mst1).

Dans cette étude, l'équipe de recherche a utilisé les méthodes de la biophysique, de la biologie cellulaire et de la bioinformatique pour expliquer le principe moléculaire des molécules de glycanes participant à la construction d'architectures biomacromoléculaires. Les plantes et les algues sont connues pour avoir une forme unique d'hypo-o-glycosylation, dans laquelle le module glycanique est principalement constitué d'arabinose et d'une petite quantité de galactose. Cette forme de glycosylation dépendante de l'hypo-activité est à la base des activités vitales normales des plantes et des algues.