Structure interne de la bave du vers de veloursInternal structure of velvet worm slime
Collaboration avec les laboratoires Harrington et Mayer (essais biochimiques et rédaction des sections correspondantes), utilisant la diffusion de neutrons aux petits angles pour résoudre la nanostructure interne de la bave projectile du vers de velours.Collaboration with the Harrington and Mayer labs (biochemical assays and corresponding manuscript sections), using small-angle neutron scattering to resolve the internal nanostructure of velvet worm projectile slime.
La bave du vers de velours contient de mystérieux nanoglobules sphériques d'environ 40 nm. L'hypothèse dominante était qu'ils servent de réservoir aux grosses protéines qui forment le cœur des fibres collantes une fois la bave éjectée. Mais cette hypothèse n'avait jamais été testée quantitativement.Velvet worm slime contains mysterious spherical nanoglobules about 40 nm across. The leading hypothesis was that they act as a storage reservoir for the large proteins that form the core of the sticky fibers once the slime is ejected. But this hypothesis had never been tested quantitatively.
J'ai pris en charge l'électrophorèse sur gel (SDS-PAGE) pour cartographier les différentes tailles de protéines présentes dans la bave, un préalable indispensable pour interpréter les données obtenues par mes collègues en diffusion de neutrons et de rayons X aux petits angles (SANS/SAXS), des techniques qui sondent la taille et la composition d'objets nanométriques en solution sans avoir à les isoler ni les marquer.I led the gel electrophoresis (SDS-PAGE) work to map out the different protein sizes present in the slime, an essential prerequisite for interpreting the small-angle neutron and X-ray scattering (SANS/SAXS) data obtained by my colleagues, techniques that probe the size and composition of nanometric objects in solution without needing to isolate or label them.
Contrairement à l'hypothèse dominante, seulement environ 6 % des protéines de la bave se trouvent dans les nanoglobules : l'immense majorité des grosses protéines qui forment les fibres flotte librement en solution. Les nanoglobules, eux, concentrent l'essentiel des lipides de la bave. L'agitation mécanique seule (sans interface air/liquide) ne déclenche pas la formation de fibres, ce qui suggère que le cisaillement directionnel à une interface, et non un simple choc mécanique, est l'élément déclencheur clé.Contrary to the leading hypothesis, only about 6% of the slime's proteins are found in the nanoglobules: the vast majority of the large fibre-forming proteins float freely in solution. The nanoglobules instead concentrate most of the slime's lipids. Mechanical agitation alone (without an air/liquid interface) does not trigger fiber formation, suggesting that directional shear at an interface, not simple mechanical shock, is the key trigger.
Électrophorèse sur gel (SDS-PAGE) des protéines de la bave d'Euperipatoides rowelli, en conditions non réductrices et réductrices. Trois familles de taille se distinguent : une fraction de haut poids moléculaire (HMW, jusqu'à 634 kDa) formée de complexes liés par ponts disulfure qui se dissocient en conditions réductrices ; une fraction de poids moléculaire moyen dominée par trois bandes principales à 108, 70 et 69 kDa (masse moyenne d'environ 76 kDa) ; et une fraction de faible poids moléculaire d'au moins 10 bandes entre 11 et 27 kDa (masse moyenne d'environ 16 kDa). Les pistes 1 à 3 montrent le spectre complet des protéines, les pistes 4 à 6 ciblent la région de haut poids moléculaire, et les pistes 7 à 9 montrent l'effet de la réduction des ponts disulfure sur cette même région.Denaturing gel electrophoresis (SDS-PAGE) of Euperipatoides rowelli slime proteins under non-reducing and reducing conditions. Three size classes stand out: a high-molecular-weight (HMW) fraction (up to 634 kDa) formed of disulfide-linked complexes that dissociate under reducing conditions; a mid-molecular-weight fraction dominated by three main bands at 108, 70 and 69 kDa (average mass around 76 kDa); and a low-molecular-weight fraction of at least 10 bands between 11 and 27 kDa (average mass around 16 kDa). Lanes 1-3 show the full spectrum of protein bands, lanes 4-6 focus on the high-molecular-weight region, and lanes 7-9 show the effect of reducing the disulfide bonds in that same region.
Bilan de la diffusion de neutrons et de rayons X chez Euperipatoides rowelli : la bave native contient trois classes d'objets macromoléculaires, des protéines libres de haut poids moléculaire sous forme complexée ou monomérique, des protéines libres de faible poids moléculaire, et des nanoglobules sphériques de 40 à 45 nm de rayon. Ces nanoglobules sont des condensats d'environ 25 % de protéines, d'une faible proportion de lipides qui représente néanmoins l'essentiel des lipides de la bave, et de 70 % d'eau. Seulement 6 % des protéines totales sont stockées dans les nanoglobules : les grosses protéines formatrices de fibres restent libres en solution.Summary of the neutron and X-ray scattering results in Euperipatoides rowelli: native slime contains three classes of macromolecular objects, free high-molecular-weight proteins in complexed or monomeric form, free low-molecular-weight proteins, and spherical nanoglobules 40-45 nm in radius. These nanoglobules are condensates of roughly 25% protein, a small proportion of lipids that nonetheless accounts for most of the slime's total lipid content, and 70% water. Only 6% of the total protein is stored in the nanoglobules: the large fibre-forming proteins remain free in solution.