Das Glykosylierungsmuster von Caenorhabditis elegans Embryonen und ausgewählten Mutanten

Abstract

Der frei lebende, nicht human pathogene Bodennematode C. elegans wird seit mehr als 40 Jahren als einer der wichtigsten Modellorganismen für genetische, morphologische und Verhaltensstudien herangezogen. Daneben wurden zahlreiche strukturelle Untersuchungen auf Protein-, Lipid- und Glykanebene durchgeführt, da Glykoproteine der Plasmamembran wichtige Zielstrukturen im Kontext von Zell/Zell-Interaktionen darstellen. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals das N Glykanprofil von C. elegans Embryonen des Wildtyps und ausgewählten Mutanten (glp 1, lit 1, sud 1, cib 1, t1099 und t3091) untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die N Glykanmuster der Embryonen stark von den Kultivierungsbedingungen (Agar-Platten vs. Flüssigmedium) abhängen. Bei den in Wildtyp-Embryonen nachgewiesenen N Glykanen handelte es sich sind im Wesentlichen um oligomannosidische, hybride und zum Teil auch kurzkettige Oligosaccharide vom komplexen Typ. Die untersuchten Mutanten, die aufgrund ihrer Gen-Defekte allesamt nicht lebensfähig waren, wiesen im Vergleich zu Wildtyp-Embryonen in ihren N-Glykanprofilen zum Teil distinkte Unterschiede auf, die zum Teil auf eine deutlich verminderte Prozessierung der Vorläuferglykane schließen ließen. Insgesamt zeigten die N-Glykane der Embryonen von Wildtyp und Mutanten generell einen wesentlich geringeren Prozessierungsgrad als die des adulten Wurms oder seiner Larvenstadien.

The free-living nematode C. elegans is not a pathogenic organism for humans but a well known eukaryotic model organism for studies in genetics, morphology and behavior research since 40 years. Many studies were made to get a better understanding in cell-cell interaction involving proteins, lipids and glycans of the cell membrane. In this thesis the N-glycan profil of C. elegans wild-type embryos was determined for the first time in comparison to mutant embryos (glp 1, lit 1, sud 1, cib 1, t1099 und t3091) arrested in embryogenesis early before differentiation. It is shown that the pattern of N glycans is less heterogeneous in wild-type embryos obtained in liquid culture than embryos cultured on agar plates. Nonetheless, paucimannose, hybrid and truncated complex type glycans were also found in the latter of C. elegans wild-type embryos. In contrast, mutant embryos expressed a restricted N-glycan profile as a result of reduced oligosaccharide processing of the respective high-mannose type glycan precursors. All mutants analysed were not viable because of severe genetic defects. In general, N glycans of wild-type embryos and mutants reflected a lower degree of oligosaccharide processing than those of adult worms or respective larval stages.