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Nanoarchitecture and dynamics of the mouse enteric glycocalyx examined by freeze-etching electron tomography and intravital microscopy.
Communications Biology ( IF 5.2 ) Pub Date : 2020-01-07 , DOI: 10.1038/s42003-019-0735-5 Willy W Sun 1, 2 , Evan S Krystofiak 1 , Alejandra Leo-Macias 1 , Runjia Cui 1 , Antonio Sesso 3 , Roberto Weigert 4 , Seham Ebrahim 4 , Bechara Kachar 1
Communications Biology ( IF 5.2 ) Pub Date : 2020-01-07 , DOI: 10.1038/s42003-019-0735-5 Willy W Sun 1, 2 , Evan S Krystofiak 1 , Alejandra Leo-Macias 1 , Runjia Cui 1 , Antonio Sesso 3 , Roberto Weigert 4 , Seham Ebrahim 4 , Bechara Kachar 1
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The glycocalyx is a highly hydrated, glycoprotein-rich coat shrouding many eukaryotic and prokaryotic cells. The intestinal epithelial glycocalyx, comprising glycosylated transmembrane mucins, is part of the primary host-microbe interface and is essential for nutrient absorption. Its disruption has been implicated in numerous gastrointestinal diseases. Yet, due to challenges in preserving and visualizing its native organization, glycocalyx structure-function relationships remain unclear. Here, we characterize the nanoarchitecture of the murine enteric glycocalyx using freeze-etching and electron tomography. Micrometer-long mucin filaments emerge from microvillar-tips and, through zigzagged lateral interactions form a three-dimensional columnar network with a 30 nm mesh. Filament-termini converge into globular structures ~30 nm apart that are liquid-crystalline packed within a single plane. Finally, we assess glycocalyx deformability and porosity using intravital microscopy. We argue that the columnar network architecture and the liquid-crystalline packing of the filament termini allow the glycocalyx to function as a deformable size-exclusion filter of luminal contents.
中文翻译：
小鼠肠糖萼的纳米结构和动力学通过冷冻蚀刻电子断层扫描和活体显微镜检查。
糖萼是一种高度水合的，富含糖蛋白的外衣，包裹着许多真核和原核细胞。包含糖基化跨膜粘蛋白的肠上皮糖萼是主要宿主-微生物界面的一部分，对养分吸收至关重要。它的破坏与许多胃肠道疾病有关。然而，由于在保存和可视化其天然组织方面存在挑战，因此糖萼的结构-功能关系仍然不清楚。在这里，我们表征使用冷冻蚀刻和电子断层扫描的鼠肠糖萼的纳米结构。微米级粘蛋白细丝从微绒毛尖端出现，并通过锯齿状的侧向相互作用形成具有30 nm网孔的三维柱状网络。细丝末端会聚成相距约30 nm的球状结构，这些结构在一个平面内被液晶填充。最后，我们使用活体显微镜评估糖萼的可变形性和孔隙率。我们认为，圆柱状的网络结构和长丝末端的液晶堆积使糖萼可以作为可变形的排泄物，过滤出内含物。
更新日期：2020-01-08
中文翻译：
小鼠肠糖萼的纳米结构和动力学通过冷冻蚀刻电子断层扫描和活体显微镜检查。
糖萼是一种高度水合的，富含糖蛋白的外衣，包裹着许多真核和原核细胞。包含糖基化跨膜粘蛋白的肠上皮糖萼是主要宿主-微生物界面的一部分，对养分吸收至关重要。它的破坏与许多胃肠道疾病有关。然而，由于在保存和可视化其天然组织方面存在挑战，因此糖萼的结构-功能关系仍然不清楚。在这里，我们表征使用冷冻蚀刻和电子断层扫描的鼠肠糖萼的纳米结构。微米级粘蛋白细丝从微绒毛尖端出现，并通过锯齿状的侧向相互作用形成具有30 nm网孔的三维柱状网络。细丝末端会聚成相距约30 nm的球状结构，这些结构在一个平面内被液晶填充。最后，我们使用活体显微镜评估糖萼的可变形性和孔隙率。我们认为，圆柱状的网络结构和长丝末端的液晶堆积使糖萼可以作为可变形的排泄物，过滤出内含物。
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