Белки позволяют грибам-вредителям «чувствовать запах» пищи

Новое исследование показывает, что те же белки, которые обеспечивают человеческие чувства, такие как обоняние, также позволяют некоторым грибам чувствовать, что они могут съесть.

Исследование Калифорнийского университета в Риверсайде открывает новые пути для защиты людей от голода из-за нехватки продовольствия, вызванной патогенными грибами. Понимание того, как грибы чувствуют и переваривают растения, также может помочь ученым создать штаммы грибов, более эффективные для производства биотоплива.

Исследование, опубликованное в журнале Американского общества микробиологии mBio, подробно описывает, как грибы реагируют на целлюлозу — основной компонент клеточных стенок растений. Люди и другие животные не имеют ферментов для переваривания целлюлозы, но грибы могут преобразовывать ее в глюкозу — сахар, который является отличным сырьем для биотоплива.

Ключевым элементом этого процесса преобразования являются G-белки, которые передают сигналы от внешней мембраны клетки в ее ядро.

«Эти белки передают информацию о том, что находится снаружи клетки, в то, что по сути является мозгом клетки — ядро, которое, в свою очередь, дает клетке команду производить коктейль из целлюлозо-переваривающих ферментов», — сказал автор исследования, аспирант по биохимии Логан Коллиер.

Чтобы определить, играют ли G-белки роль в способности грибов чувствовать близлежащую целлюлозу, исследователи модифицировали штаммы гриба Neurospora crassa. После мутации G-белков Neurospora больше не имела возможности «видеть», что находится на целлюлозе.

Neurospora — нитчатый гриб, что означает, что он состоит из тонких трубочек, которые разрастаются, образуя сеть. Он играет критическую роль в окружающей среде, перерабатывая углерод, потребляя разлагающееся растительное вещество и превращая его в глюкозу.

Он также тесно связан с патогенными грибами, которые убивают такие культуры, как томаты и пшеница. Один родственный вид также вызывает пирикуляриоз риса, который уничтожает достаточно риса, чтобы прокормить около 80 миллионов человек ежегодно. Знание того, как нарушить передачу сигналов G-белков у гриба, чтобы он не мог обнаружить свою «пищу», может быть решающим для остановки подобных инфекций.

«Никто ранее не изучал каждый член сигнального пути, создавая модель того, как все G-белки работают вместе», — сказала Кэтрин Боркович, профессор микробиологии и патологии растений Калифорнийского университета в Риверсайде, руководившая исследованием.

В дальнейшем исследовательская группа также хотела бы применить полученные знания для производства биотоплива.

«Из нашего исследования действительно следует, что есть способы модифицировать гриб для производства дополнительных целлюлозо-переваривающих ферментов, что сделает их более эффективными в расщеплении сырья для биотоплива», — сказал Коллиер. Основанное на возобновляемых источниках, таких как растения, биотопливо может играть ценную роль в снижении зависимости от ископаемого топлива.