Открытие: дрожжи производят растительный гормон, ускоряющий инфекцию
Исследователи из Вустерского политехнического института (WPI) сделали неожиданное открытие в ходе изучения механизмов инфекции, вызываемой дрожжами (грибами). Они обнаружили, что дрожжи производят гормон, ранее известный только как растительный. Присутствие этого гормона в достаточной концентрации в непосредственном окружении грибковых клеток запускает их переход в более инфекционную форму.
Команда под руководством Рееты Прасти Рао, PhD, доцента биологии и биотехнологии WPI, в сотрудничестве с Дженнифер Норманли из Университета Массачусетса сообщила о результатах в статье «Аберрантный синтез индол-3-уксусной кислоты в Saccharomyces cerevisiae запускает морфогенный переход — признак вирулентности диморфных патогенных грибов», опубликованной в майском номере журнала Genetics за 2010 год. Редакторы журнала отметили работу как «удивительное открытие» в разделе «главные статьи».
«Это хорошо известный растительный гормон. Впервые его описал у растений ещё Чарльз Дарвин в 1880 году, — сказала Прасти Рао. — Поэтому мы были удивлены, обнаружив его синтез у дрожжей и его влияние на признаки вирулентности грибов, вызывающих болезни у людей».
Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae), или пекарские дрожжи, сами не вызывают заболеваний у человека. Однако они служат модельной системой для изучения патогенных грибов, таких как Candida albicans (C. albicans), которые являются причиной молочницы и вагинальных дрожжевых инфекций. Эти заболевания ежегодно поражают миллионы людей, и их сложно вылечить имеющимся ограниченным арсеналом противогрибковых препаратов. Хотя большинство грибковых инфекций не опасны, при попадании в кровоток они могут стать смертельными. В группе риска — госпитализированные пациенты с катетерами, на которых могут расти грибки. Из-за отсутствия эффективного лечения смертность от некоторых системных грибковых инфекций достигает почти 45%. Лаборатория Прасти Рао изучает фундаментальную биологию дрожжей, чтобы понять процессы грибковой инфекции и найти новые мишени для лекарств.
Перед началом инфекции грибки претерпевают резкое физическое изменение: они отращивают нитевидные выросты (филаменты). Гормон индол-3-уксусная кислота (IAA) регулирует рост растений, заставляя побеги тянуться к свету. Ранее Прасти Рао и другие учёные показали, что дрожжи поглощают IAA из окружающей среды для стимуляции роста филаментов. В текущем исследовании команда обнаружила, что дрожжи также сами производят IAA и выделяют её в окружающую среду. Таким образом, постоянная секреция и поглощение IAA, предположительно, создают петлю обратной связи, которая информирует дрожжи о количестве соседних клеток. Чем больше дрожжей выделяют IAA, тем выше её концентрация в среде для поглощения.
Кроме того, команда Прасти Рао выяснила, что при достижении определённого порога концентрации IAA грибок начинает менять форму и отращивать филаменты. Это является «веским доказательством» связи между производством IAA дрожжами и грибковой инфекцией.
«Если под вашим ногтем сидит всего одна дрожжевая клетка, это не проблема. Но если их тысяча, они могут начать формировать филаменты и вызвать инфекцию, — отметила Прасти Рао. — Мы считаем, что данные показывают: IAA играет роль в способности дрожжей определять, когда их количество в непосредственной близости достаточно для попытки инфицировать хозяина, будь то растение или человек».