Soluble intracrystalline polysaccharides from coccoliths ofCoccolithus huxleyi (Lohmann) kamptner (I)

Abstract

A soluble intracrystalline fraction (SIF) from the coccoliths ofCoccolithus huxleyi was prepared from lyophilized cells; they were treated with chloroform-methanol, pronase and a strong alkaline oxidizing agent. The resulting coccoliths, of which all non-intracrystalline organic material was removed, were decalcified with EDTA and the SIF and the EDTA were then separated on Sephadex G-50. The SIF appeared in the exclusion volume of the column; this demonstrates its macromolecular nature. By varying the conditions during the oxidation step in the preparation of the coccoliths the behaviour of the SIF during electrophoresis changed: more severe oxidizing conditions resulted in a further degradation. When the SIF itself was subjected to these oxidation conditions, it generally degraded completely. These results suggest that the SIF was protected by the calcite of the coccoliths against the oxidizing agents and therefore is most probably situated inside the crystals. Since however the protection is limited, there may be holes in the crystal lattice through which the oxidizing agents can penetrate slowly. It cannot be decided whether these holes are artefacts, or whether they already exist in native coccoliths.

Colorimetric tests of SIF prepared via oxidation by 1 M NaOCl in 0.1 M NaOH for 16 h at 34° indicate that this material is a protein-free polysaccharide containing about 26% uronic acid, some methylpentose and no amino-sugars.

Résumé

Une fraction soluble intracristalline (SIF) des coccolithes deCoccolithus huxleyi est préparée à partir de cellules lyophylisées: elles sont traitées avec du chloroforme-méthanol, de la pronase et un puissant agent oxydant alcalin. Les coccolithes ainsi obtenus, dont tout le matériel organique non-cristallin a été éliminé, sont décalcifiés à l'EDTA qui est ensuite séparé de la SIF à l'aide de Sephadex G-50. La SIF apparait dans le volume d'exclusion de la colonne: ce qui démontre sa composition macromoléculaire. En variant les conditions pendant la phase d'oxydation au cours de la préparation des coccolithes, le comportement de la SIF au cours de l'électrophorèse se modifie: des conditions d'oxydation plus élevées provoquent une dégradation plus poussée. Lorsque SIF est soumise à ces conditions d'oxydation, il se décompose complètement. Ces faits semblent indiquer que la SIF est protégée par la calcite des coccolithes contre les agents oxydants et se trouve probablement située à l'intérieur des cristaux. Etant donné que la protection est limitée, il pourrait y avoir des trous dans la maille cristalline par lesquels les agents oxydants peuvent pénétrer lentement. Il n'est pas possible de dire si ces trous sont des artéfacts ou s'ils existent déjà dans les coccolithes intacts. Des tests colorimétriques de la SIF, préparée par oxydation à l'aide de 1 M NaOCl dans 0.1 M NaOH pendant 16 heures à 37° C, indiquent que ce matériel est un polysaccharide, dépourvu de protéine, contenant environ 26% d'acide uronique, un peu de methyle-pentose et acun sucre aminé.

Zusammenfassung

Eine lösliche intrakristalline Fraktion (SIF) aus den Coccolithen desCoccolithus huxleyi wurde aus lyophilisierten Zellen hergestellt; diese wurden mit Chloroform-Methanol, mit Pronase und mit einem starken alkalischen Oxydationsmittel behandelt. Die resultierenden Coccolithen, von welchen alles nichtintrakristalline organische Material entfernt worden war, wurden mit EDTA entkalkt; SIF und EDTA wurden dann auf Sephadex G-50 getrennt. Die SIF erschien im “exclusion volume” der Säule; dies beweist ihre makromolekulare Beschaffenheit. Das Verhalten der SIF während der Elektrophorese änderte sich durch Veränderung der Bedingungen während der Oxydationsstufe in der Präparation der Coccolithen: Strengere Oxydationsbedingungen führten zu einem weiteren Abbau. Wenn die SIF selbst diesen Oxydationsbedingungen unterzogen wurde, wurde sie im allgemeinen völlig abgebaut. Diese Resultate weisen darauf hin, daß die SIF durch das Calcit der Coccolithen gegen die oxydierende Wirkung geschützt ist und sich deshalb höchst wahrscheinlich innerhalb der Kristalle befindet. Da der Schutz jedoch begrenzt ist, weist das Kristallgitter vermutlich Löcher auf, durch welche die Oxydationsmittel langsam eindringen können. Es ist nicht sicher, ob diese Löcher Artefakte sind oder ob sie schon in den unbehandelten Coccolithen vorhanden sind. Colorimetrische Tests der durch Oxydation mit 1 M NaOCl in 0,1 M NaOH während 16 Stunden bei 37° erhaltenen SIF deuten an, daß dieses Material ein protein freies Polysaccharid ist, welches etwa 26% Uransäure, etwas Methylpentose, jedoch keine Amino-Zucker enthält.