Анаэробные грибы в кишечнике травоядных — неожиданный источник новых химических соединений
Анаэробные грибы, обитающие в кишечнике травоядных и помогающие им переваривать растительную биомассу, долгое время считались неспособными производить сложные природные соединения (натуральные продукты) из-за нехватки энергии — они не могут использовать кислород. Однако анализ геномов четырёх видов этих грибов показал обратное: они способны синтезировать десятки сложных соединений, в том числе совершенно новых.
- Источник открытия: Исследователи под руководством Мишель О’Мэлли из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре выделили из экскрементов овцы, козы и лошади четыре штамма анаэробных грибов: Anaeromyces robustus, Caecomyces churrovis, Neocallimastix californiae и Piromyces finnis.
- Геномный анализ: Геномы были секвенированы в Объединённом институте генома (JGI) Министерства энергетики США (DOE). Более глубокое изучение, результаты которого опубликованы в PNAS, выявило наличие у грибов активных биосинтетических генных кластеров — «строительных блоков» для натуральных продуктов.
- Экспериментальное подтверждение: Учёные подтвердили экспрессию этих генов и образование ожидаемых белков (в сотрудничестве с лабораторией EMSL). Масс-спектрометрический анализ, проведённый группой Трента Нортена в JGI, показал, что грибы синтезируют молекулы, представляющие новое химическое разнообразие.
- Результаты: Обнаружены три группы предположительно новых соединений и один потенциально известный натуральный продукт — антиоксидант баумин, который ранее находили только у аэробных грибов.
Значение открытия:
- Новый источник соединений: Анаэробные грибы могут стать новым источником для поиска антибиотиков (эти соединения могут использоваться грибами для самозащиты) и прекурсоров для полимеров, товарных химикатов и биотоплива.
- Понимание метаболизма: Изучение этих соединений может пролить свет на механизмы переработки грибами растительной биомассы, что важно для разработки технологий получения углеродно-нейтрального биотоплива.
- Планы исследований: Для идентификации большего числа соединений команда планирует использовать генетические инструменты, чтобы увеличить их производство и выделить. Химический потенциал анаэробных грибов оказался неожиданно высоким.