Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Forskere opdager en ny og unik klasse af kulhydratreceptorer

Et internationalt forskerhold ledet af Aarhus Universitet har som de første bestemt krystalstrukturen af en exopolysakkaridreceptor. De nye resultater giver et indblik i, hvordan planter og mikrober kommunikerer – en viden som på længere sigt kan danne basis for et mere bæredygtigt landbrug, hvor mikrober spiller en større rolle.

30.07.2020 | Lisbeth Heilesen

Forskning i EPS-receptorer er stadig i sin spæde begyndelse, og det bliver spændende at se, hvordan den nye viden kan bruges og dens potentielle betydning for at anvende mikroorganismer i et bæredygtigt landbrug. Figur: Kasper Røjkjær Andersen.

Exopolysakkarider (EPS) er kulhydrater, der omgiver og beskytter bakterier og er involveret i dannelse af biofilm, celle-til-celle-interaktioner, immununddragelse og patogenese. Strukturerne og sammensætningerne af EPS fra forskellige bakterier kan bruges som et molekylært fingeraftryk grundet deres forskelligartethed.

EPS er også vigtig for bakteriel kolonisering og symbiose med planter. Nitrogenfikserende jordbakterier (rhizobia) genkendes gennem deres EPS, når de koloniserer planterødder. De bedømmes kompatible eller inkompatible af deres bælgplantevært, som enten giver eller nægter dem adgang til roden. Planterne bruger  et transmembranprotein, Exopolysaccharide receptor 3 (EPR3), til at overvåge EPS.

”For at få en dybere forståelse af denne receptors funktion, var vi nødt til at vide, hvordan den ser ud,” siger Jaslyn Wong, som udførte forskningsprojektet ved Aarhus Universitet. Strukturbestemmelsen af EPR3 mislykkedes i mange år. Men et gennembrud kom ved at bruge antistoffer (kaldet nanobodies) fra lamaer til at krystallisere receptorens ekstracellulære domæne.

Strukturen afslørede, at EPR3 er forskellig fra andre medlemmer af den såkaldte LysM receptorfamilie. EPR3 afviger i sit ligandbindende domæne fra de øvrige, sædvanlige medlemmer af familien, idet den har en fold, der er unik og ubeskreven for kulhydratbindende proteiner.

”Dette er et godt eksempel på, hvordan en struktur ændrer vores syn på biologien,” siger Kasper Røjkjær Andersen. ”Vi er nu i stand til at vise eksistensen af en komplet ny og strukturelt unik klasse af kulhydrat-receptorer – en klasse som vi nu kan finde i hele planteriget. Dette vidste vi ikke, før vi bestemte strukturen, og dette åbner op for en masse spændende biologi, der går ud på at forstå receptorens rolle”.

Jaslyn Wong tilføjer: "Forskning i EPS-receptorer er stadig i sin spæde begyndelse, og jeg er spændt på, hvordan denne viden kan bruges og dens potentielle betydning for at anvende mikroorganismer i et bæredygtigt landbrug.

Link til artiklen i Nature Communications.

DOI: 10.1038/s41467-020-17568-9 


Mere information

Adjunkt Kasper Røjkjær Andersen
Institut for Molekylærbiologi og Genetik
Aarhus Universitet
kra@mbg.au.dk

Forskning