Dekonstruktion der Superfood, die Honigbiene Hierarchie bestimmt

Alle Bienenlarven essen gelee Royal, wenn sie neu sind, aber nur zukünftige Königinnen weiter zu essen. Um herauszufinden, warum, nehmen Forscher in Österreich einen genauen Blick auf die molekulare Zutaten für ausgefallene Gerichte.

Katharina Paschinger Vater, Erhaltung Chemiker in Wien, war ein gewidmet Imker. Paschinger, liebevoll erinnert sich, dass er als Geschenk auf Besuche bei ihrer Großmutter mütterlicherseits Gelée Royale, eine wichtige Nahrung für die Bienenlarven, bringen würde. „Er würde zu meiner Oma zu ernähren und ihr sagen, dass es für lange Lebensdauer und Schönheit war“, sagte Paschinger. „Und tatsächlich, sie lebte 98 sein.“

Gelée Royale wird allgemein angenommen, um Nutzen für die Gesundheit haben, obwohl die medizinische Beweise knapp ist (und Ärzte warnen, dass manche Menschen schwere allergische Reaktionen). Eine Sache, die sicherlich nicht die Substanz ist Kaste Entwicklungsförderung bei Honigbienen, wodurch genetisch identische Larven in sehr verschiedenen Erwachsenen zu entwickeln. Alle Bienenlarven essen gelee Royal abgesondert von ArbeiterInnen für die ersten Tage des Lebens, aber diejenigen herausgesucht zu Königinnen fortfahren, es zu essen, bis sie sich verpuppen und darüber hinaus, während diejenigen, die Arbeiter werden zu Honig und Pollen zu wechseln. Biologen glauben Molekulare Signale in Gelée Royale Laufwerk larval Bienen in Queens, aber die Details dieser Signalisierung zu entwickeln – einschließlich welche Molekül am wichtigsten ist und wie er erkannt wird – sind noch nicht klar.

Fragen entlang dieser Linie brachte Katharina Paschinger, Chemiker, gelee Royal dieses Jahr in der Forschung veröffentlicht in der Zeitschrift Molecular & Cellular Proteomicsüberdenken. Glykoproteine, Proteine, die eine Kette aus Zuckermolekülen an dem Mittelpunkt Paschinger und Kollegen in Iain Wilson Lab an der Universität für Bodenkultur und Life Sciences in Wien. Diese Zuckerketten, genannt Glykane, können Proteine dramatisch auswirken, verbindlich und Signalisierung Aktivitäten.

Frühere Studien von Gelée Royale Glykoproteinen hatte meist Klassen von Glykoproteinen, bekannt als Oligomannosidic und einfache Hybriden gefunden. Da diese keine besondere Anerkennung Elemente enthalten, konnte sie nicht erklären, die einzigartige Wirkung von Gelée Royale auf Larven Schicksal. Aber Paschinger, ihre Kollegen und einige andere Wissenschaftler vor kurzem angefangen, komplexere Glycan Strukturen in mehreren Insektenarten, wie Mücken und Motten zu finden. Ihre Daten Paschinger sagte, forderte „eine wirklich lang gehegte Überzeugung, dass Insekten nur Oligomannosidic Glykane synthetisieren. Sie sehen diese Aussagen überall. „Es ist ein Alptraum zu solchen Vereinfachungen zu lesen.“

Die Vielfalt in anderen Insekten Glykane war ein Grund zu vermuten, dass Gelée Royale Glykoproteine auch tiefe versteckt hatte. Gelée Royale, erhältlich in der Masse an Naturkostläden, hieß ein guter Kandidat für eine kombinierte Glycomic und Glycoproteomic Analyse, Erstautor Alba Hykollari. „Wenn Sie eine Probe und mit Glykomik beginnen soll, ist die erste Frage, wie viel Sie haben und wie rein es ist. Wir hatten Glück: Wir haben eine Menge von gelee Royal, und es war sehr rein. „

Um die Struktur von Glykoproteinen in Gelée Royale festzulegen, Hykollari Enzyme verwendet, um den Glykoproteinen von Proteinen zu isolieren und chemische Tags hinzugefügt. Sie getrennt die tagged Glykane mit Flüssigkeitschromatographie und analysiert sie mit einem Massenspektrometer, ein Instrument, das Moleküle in kleinere Stücke bricht und trennt sie von Größe und Ladung.

Paschinger analysiert die Daten, um Rückschlüsse auf die Glycan-Strukturen. Zunächst verglichen sie Fragmentierung Muster Vorläufer Molekülen, wodurch Rückschlüsse auf den Glykoproteinen Strukturen aus wie sie auseinander brach. Dann schlug sie vor bestimmte chemische oder enzymatische Behandlungen um diese Hypothesen zu testen.

Weil Glykane modulare Ketten wie Legos sind, kann eine gute Vorstellung davon wie das ganze zusammen passt geben Abbruch einer Einheit zu einem Zeitpunkt. Zum Beispiel Phosphoethanolamine, eine Untereinheit des Teams in Gelée Royale, Blöcke Verdauung durch einige Enzyme, beobachtet aber mit Flusssäure entfernt werden. Wenn Glycan Fragmente einer bestimmten Masse erschien nach der Behandlung mit Flusssäure, es war ein Hinweis, dass Phosphoethanolamine vorhanden war.

„Ich würde sagen, dass die N-Glycome von gelee Royal auf jeden Fall zu kurz bemessen war,“ sagte Hykollari. Der rund 100 Glycan Strukturen hatte das Team definiert, viele nicht vor Bienen beobachtet worden. Ihrem Labor exklusiver Fokus auf Glycan Biochemie und ihre extrem empfindliche Massenspektrometer half das Forschungsteam bestimmen die Identität des knappen Glykane, sagte Hykollari. „Wir haben (an Glykoproteinen) seit vielen Jahren gearbeitet so würde ich sagen, dass unser Workflow optimiert ist.“

Zu wissen, diese Strukturen könnte dazu beitragen, zukünftige Wissenschaftler, die die Aktivität des glykosylierten Proteinen in Gelee Royal zu verstehen – wie sie als zukünftige Königinnen Larvale Bienen bezeichnen oder wie ins Straucheln zu allergischen Alarme in das menschliche Immunsystem. Zum Beispiel sagte Paschinger, konnte ein Forscher synthetisieren Glycan von Gelée Royale zu sehen, wie es interagiert mit signalproteinen in die Larve. Ihre eigenen Pläne voran sollen die Glycome der anderen Art zu bewältigen. „Unser Antrieb Verständnis Glycoevolution,“ sagte Paschinger. „Aber sehr oft sind wir auch durch das Element der Herausforderung angetrieben.“

Das Forschungsteam Paschinger Vater, der Chemiker-Imker ihres Manuskriptes gewidmet. „Ich bin sicher, dass er sehr gerne etwas wissenschaftlicher kommen aus seinem Hobby Bienenzucht zu sehen gewesen wäre“, sagte Paschinger.

Weitere Informationen: Molekulare & zelluläre Proteomforschung (2018). DOI: 10.1074/mcp. RA117.00462

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