En ny undersøgelse har afsløret det klareste billede af overfladekemi af ormarter, der giver indsigt i, hvordan dyr interagerer med deres miljø og hinanden. Disse opdagelser kunne bane vejen for strategier til at uddybe vores forståelse af evolutionære tilpasninger, forfine adfærdsundersøgelser og i sidste ende overvinde parasitiske infektioner.
Forskere fra universitetets School of Pharmacy brugte et avanceret massespektrometri-billeddannelsessystem til at undersøge nematoderne Caenorhabditis elegans og Pristionchus pacificus med det formål at karakterisere artsspecifik overfladekemisk sammensætning og dens roller i fysiologi og adfærd.
Deres resultater viser, at nematodeoverflader overvejende er fedtet eller lipidbaseret og danner et komplekst kemisk landskab. Resultaterne er blevet offentliggjort iJournal of the American Chemical Society.
Nematoder eller orme findes i næsten ethvert miljø på jorden, herunder inde i dyr, jord, planter, frø, vand og endda mennesker. Infektioner forårsaget af nematoder kan føre til alvorlige sundhedsmæssige forhold i alvorlige tilfælde.
Denne forskning blev ledet af Dr. Veeren Chauhan, en adjunkt i hele organismen Analytics på School of Pharmacy. Han forklarede, “Nematoder er en fremragende model for menneskelig biologi og betragtes som nogle af de mest forståede dyr på planeten – især med hensyn til genetik, neurologi og udviklingsbiologi.
“Vi deler omkring 60-70% af vores DNA med disse orme, så eventuelle nye opdagelser om dem kan markant forbedre vores forståelse af menneskelig biologi og kan bidrage til at løse globale menneskers sundhedsudfordringer.
“Ved hjælp af verdensledende massespektrometri-faciliteter studerede vi de overfladekemiske egenskaber af nematoder i hele deres udvikling. Dette gjorde det muligt for os at spore molekylære ændringer i detaljer og observere, hvordan overfladekemi adskiller med hinanden. “
Holdet brugte det avancerede 3D-Orbisims-instrument på University of Nottingham for at afsløre, at overfladekemien for begge ormarter ændrer sig over tid, og de består af overvejende lipider, der tegner sig for cirka 70-80% af den molekylære sammensætning.
University of Nottingham var en af de første institutioner i verden, der fik et 3D-Orbisims-instrument. Dette instrument muliggør et hidtil uset niveau af massespektral molekylær analyse på tværs af en række materialer, herunder hårdt og blødt stof såvel som biologiske celler og væv.
Når overfladfølsomheden, høj masseopløsning og rumlig opløsning kombineres med en dybdeprofilering af sputterstråle, bliver instrumentet et ekstremt kraftfuldt værktøj til kemisk analyse som demonstreret i dette nylige arbejde.
Dr. Chauhan fortsætter, “At opdage, at disse orme overvejende har fedtet eller lipidbaseret, overflader er et betydeligt skridt i at forstå deres biologi. Disse lipidoverflader hjælper med at opretholde hydrering og giver en barriere mod bakterier, som er vigtige for deres overlevelse.
“Det, der også er meget interessant, er, at disse lipider også ser ud til at tjene som kemiske signaler, der påvirker interspecies -interaktioner, såsom predation. For eksempel styres rovdyrets opførsel af Pristionchus Pacificus af fysisk kontakt med overfladelipiderne af dens bytte, Caenorhabditis elegans elegans , og ændringer i disse lipider kan øge byttets følsomhed over for predation. “
At få dette niveau af forståelse af overfladekemikerne af disse orme, og hvordan de påvirker interaktion og overlevelse, åbner nye områder med videnskabelig opdagelse og kan i sidste ende hjælpe med at udvikle strategier til at bekæmpe parasitiske orme og de sygdomme, de forårsager. “
Denne forskning blev udført i samarbejde med Lightfoot Lab, ledet af Dr. James Lightfoot, på Max Planck Institute for Neurobiology of Behaviour – Caesar i Bonn, Tyskland.