Раскрыт секрет "живучести" плесени

Известно, что у плесени Dictyostelium discoideum имеется любопытная особенность: когда питательный субстрат высыхает, отдельные клетки плесени объединяются и образуют подобие «микро-башни», в которой образуются споры, сохраняющие генетический аппарат клеток. Таким образом, плесень, существующая во времена пищевого изобилия в виде разобщенных одноклеточных организмов, очень быстро превращается в подобие многоклеточного существа, выполняющего функцию воспроизводства.

По сообщению Physorg, учеными из института биологических исследований Солка и медицинского исследовательского совета по молекулярной биологии в Кембридже открыт гибридный фермент, называемый Steely2. Фермент меняет структуру химического сигнала DIF-1, играющего важнейшую роль в этом процессе: сигнальное вещество управляет превращением обычных, многофункциональных клеток плесени в специализированные клетки, производящие споры и образующие стебелек, на котором стоит спороносная «башня».

При голодании плесневые клетки могут образовывать многоклеточную структуру, напоминающую слизня и даже способную «передвигаться» в более подходящее для жизни место. Здесь, подчиняясь сигналу DIF-1, «слизень» буквально замирает, и его клетки трансформируются либо в колонку клеток, образующих стебелек, либо в споры, которые дожидаются лучших времен на верхушке стебелька.

Сигнальное вещество DIF-1 относится к классу поликетидов – биологически активных веществ растительного происхождения, которые могут использоваться при производстве солнцезащитной косметики, антибиотиков, натуральных пигментов и антиоксидантов. Кроме того, именно они во многом определяют полезные свойства зеленого чая, красного вина и соевых бобов.

Использование результатов секвенсирования генома плесени Dictyostelium, помещенных в оцифрованном виде в базы данных, позволило с помощью моделирования воспроизвести структуру генов, которые отвечают за синтез ферментов, регулирующих образование поликетидов. Оказалось, что в этом процессе участвуют несколько типов ферментов класса III PKS, которые могут сливаться вместе, образуя гибридный белок, обладающий ферментативной активностью.

«Бригада» таких обнаруженных впервые ферментов чрезвычайно эффективно производит молекулы поликетидов в клетках плесневых грибков. Чтобы проверить, действительно ли за удивительные метаморфозы грибка отвечает именно фермент Steely2, ученые выделили из генома плесени ген, кодирующий производство этого фермента. В результате, как и ожидалось, был прекращен выпуск сигнального вещества DIF-1 и грибок оказался неспособным к описанным выше превращениям.

Результаты работы позволяют надеяться, что в будущем биотехнологии смогут производить биологически активные веществ с заданными свойствами из культивируемых в искусственных средах организмов. Такая возможность подтверждается тем, что ученым удалось не только изолировать ДНК плесени, кодирующую фермент типа III PKS, но и катализировать производство сигнального агента «в пробирке».