Kdo derivatives as tools to metabolically label bacterial lipopolysaccharides

Celmembranen visualiseren met suikers

Koolhydraten zijn veelzijdige moleculen die niet alleen energie leveren, maar ook essentiële structurele en functionele rollen spelen in levende cellen. Ze vormen complexe structuren op celmembranen, waar ze communicatie, verdediging en interacties met de omgeving ondersteunen. Bij bacteriën zijn deze suikerstructuren essentieel om te overleven, doordat ze functioneren als een barrière tegenschadelijke stoffen en bijdragen aan aanpassing. Vanwege hun structurele diversiteit en biologische relevantie zijn suikers op het bacteriële celmembraan waardevolle hulpmiddelen om te bestuderen hoe bacteriële cellen hun membranen opbouwen en in stand houden.

Bij Gram-negatieve bacteriën zijn lipopolysachariden (LPS) essentiële componenten van het buitenmembraan, die structurele stabiliteit bieden en fungeren als een selectieve barrière tegen de externe omgeving. In haar proefschrift richtte Zeynep Ziylan zich op Kdo, een belangrijke suiker in LPS, waarbij ze onderzocht of gemodificeerde vormen van Kdo kunnen dienen als efficiënte hulpmiddelen om de celmembranen van Escherichia coli-stammen te visualiseren, en hoe de structurele veranderingen de LPS-biosynthese en membraanintegriteit beïnvloeden.

Ziylan ontdekt dat de efficiëntie van Kdo-gebaseerde LPS-labeling sterk varieert afhankelijk van de bacteriestam en de groeicondities, wat het belang benadrukt van het optimaliseren van de methode voor elke specifieke studie. Interessant genoeg werden sommige gemodificeerde Kdo-derivaten met succes opgenomen in het LPSbiosynthesepad en resulteerden in subtiele veranderingen in membraanintegriteit onder specifieke stressomstandigheden. Daarentegen werden andere derivaten niet opgenomen. Deze resultaten suggereerden dat bacteriën erg kieskeurig zijn over de suikers die ze gebruiken, en zelfs kleine veranderingen kunnen beïnvloedenof die suikers wel of niet worden geaccepteerd. 

Alles bij elkaar suggereerden de resultaten dat Kdo-modificaties kunnen dienen als hulpmiddelen om LPS-assemblage te onderzoeken en de grenzen van membraanstabiliteit te testen. Deze bevindingen bieden nieuwe strategieën voor het bestuderen van LPS-assemblage en het richten op het buitenmembraan van Gram-negatieve bacteriën.

Zeynep Ziylan voerde haar onderzoek uit bij het Stratingh Institute for Chemistry, afdeling Chemical Biology 2. Ze vervolgt haar loopbaan als project manager bij ICON plc. 

Proefschrift: https://hdl.handle.net/11370/7fcf12d4-fb7c-499f-9a9c-0137ab35ca90