Генетические изменения лежат в основе разнообразия структур группы токсинов грибов

Анализ девяти типов грибов предоставил доказательства эволюционных процессов, которые привели к структурным различиям в семействе грибных токсинов, известных как трихотецены. Исследование провели Роберт Проктор из Министерства сельского хозяйства США и его коллеги.

Некоторые грибы, поражающие растения и насекомых, производят трихотецены. Если эти токсины присутствуют в пище или кормах, они могут нанести вред здоровью человека и животных. Все трихотецены имеют одинаковую базовую трехкольцевую молекулярную структуру, но существуют более чем в 150 различных формах, каждая с разными компонентами, присоединенными к кольцам. Эволюционные процессы, приведшие к этому разнообразию, были плохо изучены.

Для исследования эволюции трихотеценов ученые собрали геномные последовательности 14 видов грибов из девяти родов, сосредоточившись на кластере генов, участвующих в синтезе трихотеценов (TRI-гены). Они также провели эксперименты по аналитической химии и молекулярной биологии, например, удаляли определенные TRI-гены у одного гриба и оценивали влияние удалений на структуру токсина.

Анализ показал, что различные структуры трихотеценов, вероятно, возникли в результате приобретения, потери и функциональных изменений TRI-генов по мере эволюции видов грибов и их расхождения в разных средах обитания. Разные комбинации и версии TRI-генов ответственны за наблюдаемое сегодня разнообразие структур трихотеценов среди видов. Некоторые грибы даже независимо приобрели разные гены, которые оказывают одинаковый эффект на структуру токсина.

На основе данных ученые предложили сценарии того, как генетические изменения влияли на структуру трихотеценов в ходе эволюционной истории кластера TRI-генов. В одном из сценариев структурная модификация трихотеценов, производимых сельскохозяйственно важным грибом Fusarium, была утрачена, вновь приобретена и снова утрачена из-за потери гена, приобретения другого гена, а затем потери последнего.

Подобно тому, как различия в среде обитания привели к морфологическому разнообразию зябликов Дарвина на Галапагосских островах, различия в среде обитания, вероятно, стимулировали структурное разнообразие грибных токсинов. Какие именно факторы среды движут этим структурным разнообразием трихотеценов, еще предстоит определить.