Генетический чертеж необычного гриба, «поедающего» древесину
Относительно неизвестный гриб, случайно обнаруженный растущим на дереве акации в Северном Кейпе, оказался прожорливым организмом, «поедающим» древесину, с огромным потенциалом для отраслей, основанных на возобновляемых ресурсах.
Впервые на Coniochaeta pulveracea обратили внимание более двухсот лет назад, когда южноафриканский миколог д-р Кристиан Хендрик Персон упомянул его в своей книге 1797 года о классификации грибов.
Теперь микробиологи из Стелленбошского университета (SU) в ЮАР полностью секвенировали геном C. pulveracea. Этот гриб обладает необычной способностью разлагать древесину — отсюда и видовой эпитет «pulveracea», означающий «порошкообразный».
В эпоху биотехнологий, биотоплива и использования возобновляемого сырья этот гриб заслуживает внимания, считает профессор Алф Бота, микробиолог из SU.
За последние 25 лет появился ряд сообщений о способности видов рода Coniochaeta быстро разлагать лигноцеллюлозу до ферментируемых простых сахаров. Но на сегодняшний день лаборатория проф. Боты — единственная, кто работает с C. pulveracea.
Работа началась в 2011 году, когда он случайно отломил хрупкую ветку, покрытую лишайником, от гниющего дерева акации на ферме в Северном Кейпе. «В то время мы искали грибы и дрожжи, способные разлагать древесину, поэтому я понял, что это что-то особенное», — объясняет он. Однако, несмотря на многочисленные попытки, с тех пор найти его снова не удалось.
В лаборатории же вызвало большой интерес наблюдение, что этот вид буквально «проедает» себе путь через березовые зубочистки. Еще более поразительной оказалась его способность менять форму между нитчатым грибом и дрожжами в зависимости от среды.
«Это крайне необычно для гриба. Обычно мы ожидаем такого поведения от некоторых грибковых патогенов», — поясняет Бота.
За последнее десятилетие Бота и его аспиранты сосредоточились на изучении этого дрожжеподобного гриба. В 2011 году д-р Андреа ван Херден обнаружила, что он производит ферменты, разлагающие сложные структуры древесины до простых сахаров, питая сообщество окружающих грибов, не способных к этому. В 2016 году она опубликовала результаты исследования его способности переключаться на дрожжеподобный рост.
В последнем исследовании магистрант CJ Borstlap совместно с экспертом-молекулярным биологом д-ром Генрихом Фольшенком и д-ром Рианом де Виттом из Центра биоинформатики и вычислительной биологии SU создал первый черновой вариант последовательности генома C. pulveracea. При размере генома в 30 миллионов нуклеотидов и более 10 000 генов задача была непростой. В процессе он освоил необходимые навыки программирования, чтобы идентифицировать и назвать все 10 053 гена и определить те, которые отвечают за способность гриба разлагать древесину.
Д-р Фольшенк говорит, что следующий шаг — понять механизм разрушения древесины и производства сахаров на молекулярном уровне: «Теперь, когда генетический чертеж доступен, мы можем изучить сеть генов и белков, которые гриб использует для преобразования древесины и других подобных возобновляемых ресурсов в более ценные продукты».