Co zmienia pogromcę grzybów w zabójcę?

Niektóre z najstraszniejszych potworów są mikroskopijne. Grzyby mięsożerne Arthrobotrys oligospora Nie wygląda to zbyt wiele, jedząc gnijące drewno. Kiedy jednak wyczuje obecność żywego robaka, otoczy swoją ofiarę i zje ją żywcem – czyste paliwo koszmaru.

Do tej pory niewiele było wiadomo na temat tego, jak na poziomie molekularnym następuje śmiertelny atak grzyba. Naukowcy z Academia Sinica na Tajwanie w końcu odkryli, jak zmienia się aktywność genów grzybów, gdy nicienie podpełzają zbyt blisko… A. Oligosporydium. Zespół badawczy kierowany przez biologa molekularnego Hong-Chi Lin odkrył, że grzyb wytwarza rodzaj kleju dla robaków i dodatkowe białka pułapkowe w celu uzyskania posiłku. Następnie wytwarza enzymy, które rozkładają robaka, aby mógł zacząć jeść.

Wpadli w pułapkę

A. oligospora Żyje w glebie i ma głównie charakter saprofityczny, co oznacza, że ​​żywi się rozkładającą się materią organiczną. Może to jednak szybko się zmienić, jeśli zostanie pozbawiony składników odżywczych lub wyczuje w pobliżu obecność kuszących nicieni. To wtedy przechodzi w tryb mięsożerny.

Lin i jego współpracownicy chcieli zobaczyć, co się stanie, gdy grzyb o niskiej zawartości składników odżywczych zostanie wprowadzony do nicieni. Zakażenie Caenorhabditis elegans. Grzyb wykazywał znaczny wzrost replikacji DNA, gdy wyczuł robaka. W rezultacie powstały komórki pułapkowe zawierające dodatkowe kopie genomu. Komórki pułapkowe znajdują się w strzępkach lub strzępkach grzybów i wytwarzają wyspecjalizowany klej robaka, który pozwala strzępkom przyczepić się do robaka, gdy zostanie on złapany w pułapkę.

Najważniejszym działaniem genetycznym pomagającym grzybom w tworzeniu pułapek strzępkowych jest… Biogeneza rybosomów, umożliwiając zwiększoną produkcję białka. W rybosomach powstają białka, więc ich biogeneza (dosłownie tworzenie większej liczby rybosomów) kontroluje wzrost komórek, a także determinuje ilość wytwarzanego białka.

Naukowcy zidentyfikowali także nową grupę białek, obecnie znaną jako białka wzbogacające pułapkę (TEP), które były białkami najczęściej wytwarzanymi przez komórki pułapkowe grzybów. Wydaje się, że przyczyniają się one raczej do funkcjonowania pułapek niż do ich tworzenia.

„Biorąc pod uwagę lokalizację białka TEP na powierzchni komórek pułapek, postawiliśmy hipotezę, że TEP mogą mieć kluczowe znaczenie dla funkcjonowania pułapek” – stwierdzili w badaniu. Zostań Niedawno opublikowane w PLoS Biology. „dodatek C. elegancja…prowadzi do ich natychmiastowego aresztowania.”

Ponieważ grzyb wkłada więcej wysiłku w utworzenie pułapki i spoiwo dla robaków, traci priorytet czynności, które w rzeczywistości nie są zaangażowane w ten proces. Segmenty DNA, które zwykle pomagają A. Oligosporydium Trawienie martwej materii jest obniżone, co oznacza, że ​​w tych przedziałach jest mniejsza aktywność genów w odpowiedzi na wykrycie robaka przez grzyb. Kiedy robak się zbliżył A. oligosporydium, Grzyb wykazał zwiększoną ekspresję genów wytwarzających proteazy, czyli enzymy rozkładające białka.

nie mogę wyjść

Inne dodatkowe geny nie zaobserwowały zmian w aktywności do czasu faktycznego schwytania robaka. Raz C. elegancja Wpadłem w tę pułapkę A. Oligosporydium Dzięki lepkiej sieci nici zespół zaobserwował wzrost produkcji białek osłabiających ofiarę. Białka te są w stanie manipulować komórkami swoich ofiar, tak aby działały one inaczej, potencjalnie zapewniając patogenom możliwość włamania się i przejęcia władzy. Następnie grzyb wykorzystuje proteazy do trawienia nicieni, które utknęły w jego nitkach.

A. Oligosporydium Zawiera ponad 400 genów kodujących białka kontrolujące jego interakcje z innymi organizmami. Kiedy wprowadzenie nicieni uczyniło grzyby mięsożernymi, ponad połowa organizmów zaczęła zachowywać się inaczej. Białka te są osłabione C. elegancja Poprzez różne mechanizmy. Na przykład niektóre z nich są oporne na peptydy przeciwdrobnoustrojowe wytwarzane przez nicienie.

Obecnie uważa się, że klej wytwarzany przez grzyba jest blisko spokrewniony z białkami TEP i może nie mieć wpływu na ludzi, ale jest superklejem dla robaków, które przyczepiają strzępki grzyba do ich ciała. Robaki nie mają możliwości ucieczki przed zjedzeniem ich żywcem.

To doświadczenie mogło być przerażające dla nicieni, ale dla zespołu Lin było poważnym przełomem. Teraz zidentyfikowali zupełnie nowy zestaw genów pełniących funkcję pułapki grzybowej. Ich ustalenia z A. Oligosporydium Można ją porównać do aktywności genetycznej innych grzybów chorobotwórczych, w tym tych, które niszczą plony, zatem ten mikroskopijny horror może pewnego dnia wpłynąć na udoskonaloną generację środków przeciwgrzybiczych.

PLOS Biologia, 2023. DOI: 10.1371/journal.pbio.3002400