介紹一篇發表在JACS上的文章“Surface Lipids in Nematodes are Influenced by Development and Species-specific Adaptations”，通訊作者是來自英國諾丁漢大學藥學院的Veeren M. Chauhan博士，他的主要研究方向是模式生物表面生物大分子組成及其對物種間相互作用的影響。
生物體通過體表成分與環境相互作用，這些表面成分充當動態界面，不斷適應生理變化和環境刺激。是研究表面組成及其生物學功能的重要模式生物。在本文中，作者利用一種先進的表面敏感質譜方法3D-OrbiSIMS，直接表征了秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）和 太平洋線蟲（Pristionchus pacificus）最外層區域（～50 nm）的分子組成，以獲取對物種特異性表面脂質組成及其在線蟲生物學中作用的理解。
3D-OrbiSIMS將氣體簇離子束（GCIB、Ar3000+）與Orbitrap質量分析器聯合使用，可以在沒有化學固定或額外標記的情況下，以相對較高的空間分辨率（≥2 μm）和質量分辨能力實現直接表面化學成分分析。對秀麗隱桿線蟲成蟲和幼蟲的分別分析結果顯示，二者的整體表面構成非常相似，但結合脂質數據庫的進一步評估則發現成蟲表面的脂質復雜性顯著增加，尤其是長鏈脂肪酸和甘油三酯的含量普遍高于幼蟲，相似的現象也在太平洋線蟲中被觀察到，這可能暗示了表面脂質在發育過渡中的關鍵作用。
考慮到表面錨定的脂質在秀麗隱桿線蟲角質層表面很突出，作者隨后通過分析過氧化物酶體β氧化途徑中的突變體來探索代謝途徑在產生這些化學物質中的作用，該途徑對于超長鏈脂肪酸的降解以及短鏈脂肪酸和蛔蟲苷的合成至關重要，其中硫醇酶DAF-22是該途徑的末端酶。因此，我們作者測試了秀麗隱桿線蟲中的daf-22 突變體，以評估它們對成蟲和幼蟲階段表面化學的影響。3D-OrbiSIMS 分析顯示，與秀麗隱桿線蟲野生型相比，Cel-daf-22突變體成蟲和幼蟲的總脂質成分分別減少了 8.5% 和 14.85%。將野生型與Cel-daf-22突變體表面具體組分進行比對，成年Cel-daf-22突變體和幼蟲Cel-daf-22突變體中脂質信號質量峰組成都有明顯變化。因此，過氧化物酶體 β-氧化途徑是秀麗隱桿線蟲發育中表面錨定脂質合成和階段特異性表面組成建立所必需的。
最后，作者又嘗試探索線蟲表面化學組成的變化是否會影響物種特異性接觸導致的相互作用。由于太平洋線蟲可以捕食其他線蟲物種，作者測試了秀麗隱桿線蟲野生型和Cel-daf-22突變體幼蟲被捕食的行為差異。太平洋線蟲成蟲更多地捕食Cel-daf-22突變體幼蟲，表明該代謝途徑生成的脂質具有潛在的保護性功能，關鍵結構脂質（如脂肪酸、甾醇和鞘糖脂）的減少可能會損害角質層的完整性，使突變體更容易受到物理攻擊。
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總的來說，本文直接表征了線蟲最外層區域的分子組成，并探索了蛋白質突變對脂質產生的影響，證實了線蟲表面脂質是發育依賴性的、物種特異性的，并且是種間相互作用的基礎。
本文作者：FTY
責任編輯：WYQ
DOI：10.1021/jacs.4c12519
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c12519
