Учёные впервые визуализировали гликокаликс на молекулярном уровне
Художественное изображение индивидуально разрешенных гликанов перед целыми клетками. Автор: Гваделупе Аррибас
Гликокаликс окружает каждую клетку человеческого тела, как защитный слой. Этот сложный сахарный слой играет ключевую роль в развитии многих заболеваний, включая рак и аутоиммунные расстройства.
Исследователям из Института науки о свете Макса Планка (MPL) впервые удалось визуализировать отдельные сахара в составе гликокаликса с молекулярным разрешением и связать их пространственное расположение с биологической функцией. Результаты, опубликованные в журнале Nature Nanotechnology, открывают новые перспективы для понимания этой важной клеточной структуры — с далеко идущими последствиями для диагностики и терапии.
Гликокаликс выполняет роль «привратника» клетки: всё, что приближается к клетке, сначала взаимодействует с ним. В последние годы гликокаликс всё чаще становится объектом биомедицинских исследований, поскольку он влияет на множество процессов, связанных со здоровьем и болезнями. Однако до сих пор не удавалось связать его пространственную организацию с биологической функцией из-за нанометрового масштаба структуры.
Визуализация сиаловых кислот на поверхности клетки с разрешением в ангстремы. Автор: Nature Nanotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-01966-5
Для достижения прорыва учёные использовали специальный метод микроскопии (Resolution Enhancement by Sequential Imaging, RESI) в сочетании с биоортогональной химией, где метаболизм клетки используется для присоединения специфических маркеров к целевым структурам. Исследование проводилось совместно группой Леонхарда Мёкля и группой Юнгмана из Института биохимии Макса Планка в Мартинсриде.
Высокое разрешение в диапазоне одного нанометра позволяет учёным не только подсчитывать сахара и изучать их взаимодействия, но и фиксировать их расположение и коммуникацию в естественной среде клетки. Как карта, это раскрывает плотность отдельных сахаров в разных участках клетки и то, как это расположение меняется в ходе клеточных процессов.
«Этот результат — давняя цель для меня», — говорит профессор Леонхард Мёкль, руководитель исследовательской группы Physical Glycosciences в MPL. «Я размышлял о том, как понять взаимосвязь между гликокаликсом и клетками ещё во время моей докторской диссертации. Уже тогда я был убеждён, что это возможно, только если мы поймём организацию гликокаликса на молекулярном уровне. То, что теперь мы можем изобразить расположение отдельных сахаров, — это воплощение мечты».
Результаты позволяют делать функциональные выводы о клеточных процессах — например, как генетические мутации при развитии рака изменяют гликокаликс — и открывают новые пути для клинического применения в диагностике и терапии.
Дополнительная информация: Luciano A. Masullo et al, Ångström-resolution imaging of cell-surface glycans, Nature Nanotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-01966-5
0 комментариев