Spiegelbildliches Biomolekül hilft marinen Seescheiden, ihren Schwanz zu verlieren

Aminosäuren sind die Grundbausteine ​​lebender Organismen und treten typischerweise in einer Konfiguration auf, die als L-Form bekannt ist. Es gibt jedoch einige außergewöhnliche Beispiele für das strukturelle Spiegelbild der L-Form (bekannt als D-Form), die bei Tieren vorhanden ist. D-Serin ist eine repräsentative Aminosäure der D-Form und spielt eine entscheidende Rolle bei Säugetieren, aber ihre Rolle bei Nicht-Säugern ist unklar. Forscher aus Japan haben kürzlich eine funktionelle Rolle von D-Serin in einem marinen Wirbellosen entdeckt, was einen Einblick in die Evolution der D-Aminosäurefunktion in Organismen geben könnte.

In einer diesen Monat veröffentlichten Studie in Wissenschaftliche Fortschritte, fand ein Team unter der Leitung der Universität Tsukuba heraus, dass D-Serin als chemisches Signal dient, das die Gewebemigration in marinen Seescheiden ermöglicht, wenn sie ihren Schwanz verlieren, wenn sie sich von Kaulquappen in ihre reife Form verwandeln. Ihre Ergebnisse bieten ein breiteres Verständnis der chemischen Signale, die während der Transformation des Organismus auftreten.

Bei Säugetieren bindet D-Serin an einen in Neuronen vorkommenden Ionenkanal namens N-Methyl-D-Aspartat-Typ-Glutamat-Rezeptor (NMDAR), um die Übertragung von Botschaften im Gehirn zu regulieren. D-Serin spielt auch eine funktionelle Rolle im Hautgewebe von Säugetieren. Seine Rolle bei Nicht-Säugetieren ist jedoch weniger bekannt, was die Forscher der Universität Tsukuba ansprechen wollten.

„D-Serin wurde in Organismen wie Insekten, Nematoden und Mollusken nachgewiesen“, sagt der Hauptautor der Studie, Professor Yasunori Sasakura. „Seine globale Präsenz in Metazoen spiegelt die konservierte Anwesenheit eines Proteins wider, das L-Serin in seine D-Form umwandelt, eine sogenannte Serinracemase.“

Die früheren Ergebnisse des Teams implizierten eine Serin-Racemase in der Schwanzregression von Kaulquappen der marinen Seescheide Ciona. In dieser Studie versuchten sie, die Rolle von D-Serin in diesem Prozess zu klären und stellten fest, dass D-Serin für die Bildung einer Tasche in der Ciona-Epidermis verantwortlich ist, die es dem Schwanz ermöglicht, sich in den Hauptkörper zurückzubilden. Diese Tasche wurde durch D-Serin-Bindung an NMDAR in der Epidermis gebildet, was die Freisetzung von mit Flüssigkeit gefüllten Vesikeln verursachte.

„Die Ergebnisse waren beeindruckend“, erklärt Professor Sasakura. „Wir fanden heraus, dass die Freisetzung von epidermalen Vesikeln in Ciona einem Prozess in der Haut von Säugetieren sehr ähnlich ist, der einen durch NMDARs vermittelten Fluss von Kationen beinhaltet.“

Um auszuwerten, was passierte, wenn D-Serin während der Regression des Ciona-Schwanzes fehlte, schuf das Forschungsteam eine Mutation, die das Protein wegließ, das für die Herstellung von D-Serin aus L-Serin verantwortlich ist. Ciona-Organismen, denen dieses Protein fehlt, konnten die Schwanzregression nicht abschließen, während normale Ciona-Organismen den Prozess erfolgreich abschließen konnten.

„Unsere Ergebnisse geben einen Einblick, wie die epidermale Homöostase bei Tieren aufrechterhalten wird, und tragen zu weiteren evolutionären Perspektiven der D-Aminosäurefunktion bei Metazoen bei“, sagt Sasakura.

Der Artikel „D-serin kontrolliert die Freisetzung epidermaler Vesikel über den NMDA-Rezeptor, der die Gewebemigration während der Metamorphose des Chordatens Ciona ermöglicht“ wurde in veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte.