Bioadhesion in 'Hydra' : proteins and glycans in the glue of freshwater cnidarians

Die Fähigkeit, sich an Oberflächen anzuheften, kommt bei verschiedenen Taxa vor. Abhängig von den spezifischen Anforderungen haben Organismen dafür unterschiedliche molekulare Mechanismen entwickelt. Das Süßwassernesseltier Hydra ist in der Lage, sich vorübergehend an Oberflächen Unterwasser anzuheften. Die Anheftung erfolgt mithilfe eines Klebstoffs, der hauptsächlich aus Proteinen und Glykanen besteht und von den Zellen der Basalscheibe an der Basis des Tieres sekretiert wird. Der Klebstoff ist stark und haftet in feuchten Bereichen. Er ist daher ein vielversprechender Kandidat, um herkömmliche, oft toxische Klebstoffe zu ersetzen. In dieser Arbeit führten in silico Analysen in Kombination mit Knockdown-Experimenten von sieben an der Adhäsion beteiligten Proteinen zur Identifizierung von AbfB ABD 2 als Schlüsselprotein für die Adhäsion von H. vulgaris. Die Ergebnisse bioinformatischer Analysen deuten darauf hin, dass dieses Protein eine konservierte Rolle bei der Adhäsion innerhalb der Gattung Hydra einnimmt. Für Glykane wurden hingegen andere Ergebnisse berichtet. Fußabdruckfärbungen zeigten Unterschiede in den Glykanintensitäten zwischen den Arten. Im Gegensatz dazu ergaben die intraspezifischen Analysen bei H. oligactis keine Hinweise auf Anpassungen des Klebstoffs an unterschiedliche Lebensbedingungen. Trotz bioinformatischer Vorhersagen wurden die posttranslationalen Aminosäuremodifikationen Phosphoserin und Sulfotyrosin, von denen bekannt ist, dass sie eine Schlüsselrolle im Adhäsionsprozess anderer Organismen spielen, weder im Fußabdruck noch im Fußgewebe von H. vulgaris gefunden. Alle diese Experimente bieten Ansatzpunkte für weitere Forschungen zum Hydra-Klebstoff.
The ability to attach to surfaces is found in various taxa. Depending on their specific requirements, organisms evolved different molecular mechanisms. The freshwater cnidarian Hydra is able to temporarily attach to underwater surfaces. The attachment is mediated by a glue that is mainly composed of proteins and glycans and is secreted by the basal disc cells at the foot of the animal. The adhesive material is strong and sticks in wet areas. It is therefore a promising candidate to replace conventional, often toxic glues. In this thesis, in silico analysis combined with knockdown experiments of seven adhesion-related proteins led to the identification of AbfB ABD 2 as a key protein in the attachment of H. vulgaris. Bioinformatic results suggest that this protein is likely to have a conserved role in adhesion within the genus Hydra. However, different results were reported for glycans. Footprint stainings revealed differences in the glycan intensities between species. In contrast, intraspecific analysis in H. oligactis did not indicate adaptations of the adhesive to different living conditions. Despite bioinformatic predictions, the post-translational amino acid modifications phosphoserine and sulfotyrosine, which are known to play a key role in the adhesion process of other organisms, were not found in either the footprint or the foot tissue of H. vulgaris. All these experiments represent starting points for further research on the Hydra glue.
Julia Ofer, BEd
in deutscher Sprache
Masterarbeit Universität Innsbruck 2024