Дрожжевые переговоры: как микроорганизмы сообщают о нехватке пищи

Чтобы расти и выживать, микроорганизмы, такие как дрожжи, должны адаптировать источники питательных веществ к изменениям в окружающей среде. Исследователи FMI обнаружили, что дрожжевые клетки общаются друг с другом, чтобы начать использовать менее благоприятные питательные вещества, если предвидят нехватку своей любимой пищи. Это общение происходит с помощью секретируемых молекул, которые взаимодействуют с белком в митохондриях — энергетических фабриках клеток.

Исследование раскрывает ключевой механизм, позволяющий микроорганизмам выбирать правильное «меню». Работа опубликована в The EMBO Journal.

Как и у людей, у дрожжей есть любимые питательные вещества. Чтобы изучить, что происходит, когда дрожжевые клетки предвидят нехватку любимой пищи, Син Осава — постдок в лаборатории Бюлера — и его коллеги из RIKEN Center for Sustainable Resource Science и Токийского университета в Японии исследовали дрожжи Schizosaccharomyces pombe.

Предыдущая работа команды RIKEN определила специфические молекулы — Факторы Азотного Сигналинга (Nitrogen Signaling Factors, NSFs) — как важнейшие компоненты механизма коммуникации дрожжевых клеток. Однако было неизвестно, как именно эти молекулы заставляют клетки переключаться на менее благоприятные источники пищи. Осава и его коллеги обнаружили, что повышение уровня NSFs приводит к изменениям в программе экспрессии генов дрожжевых клеток, побуждая их переключиться на альтернативные источники питательных веществ.

Используя химически модифицированные молекулы для захвата взаимодействий между NSFs и белками дрожжей, исследователи выяснили, что NSFs напрямую взаимодействуют с митохондриальным белком, участвующим в метаболизме. Это максимизирует рост в ответ на надвигающееся изменение доступности питательных веществ.

Результаты раскрывают ключевой механизм коммуникации, который позволяет дрожжевым клеткам экономно расходовать пищу. Стратегии роста и выживания консервативны у разных видов, и дрожжи служат выдающимся модельным организмом.

«Изучение дрожжей дало нам значительное понимание клеточной биологии и регуляции экспрессии генов. Помимо фундаментальных знаний, глубокое понимание метаболизма дрожжей становится особенно актуальным в патогенных ситуациях», — говорит Бюлер.