Уточнены молекулярные механизмы грибковых инфекций

Исследователи из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе (HHU) совместно с коллегами из Франкфурта-на-Майне и Ахена выяснили важный механизм регуляции грибковых инфекций на молекулярном уровне. В Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) они описывают, как это открытие может привести к разработке новых противогрибковых средств.

Грибковые инфекции представляют угрозу для людей, животных и растений. У людей они часто поражают кожу (например, микоз стоп), но при ослабленном иммунитете могут затрагивать и внутренние органы (например, аспергиллёз лёгких, вызываемый плесневыми грибами рода Aspergillus). У сельскохозяйственных растений грибковые заболевания (например, спорынья ржи или головня кукурузы, вызываемая Ustilago maydis) наносят значительный ущерб.

Для разработки новых средств защиты важно понимать, как инфекции регулируются на уровне ДНК и РНК. Однако знания о RNA-регуляции у патогенных грибов до сих пор ограничены.

Используя эффективную методику маркировки РНК in vivo, исследовательская группа профессора д-ра Михаэля Фельдбрюгге из Института микробиологии HHU обнаружила, как важный RNA-связывающий белок (RBP) под названием Khd4 регулирует рост инфекционных гиф — нитевидной формы грибов, которая и запускает инфекцию.

Ключевым фактором роста инфекционных гиф является мембранный трафик — процесс рециклинга, обеспечивающий обмен материалом между грибом и окружающей средой с помощью органелл, таких как вакуоли.

Важным аспектом работы стало определение стабильности информационных мРНК. РНК по своей природе нестабильна и подвергается активной деградации. Количество белка регулируется через деградацию мРНК.

«Впервые мы обнаружили новую регуляторную концепцию для инфекций: один RBP контролирует полярный рост инфекционных гиф, определяя стабильность мРНК, которые, в свою очередь, регулируют мембранный трафик. Это открывает точки приложения для разработки новых фунгицидов, нацеленных на RBP», — говорит профессор Фельдбрюгге.

Исследование проводилось в тесном сотрудничестве между различными подразделениями HHU и внешними партнёрами. Основные авторы, аспирантка Сриминакши Санкаранараянан и д-р Карл Хааг, сравнивали патогенные грибы растений и человека. Секвенирование РНК выполнено в Центре биомедицинских исследований (BMFZ) HHU. Биоинформатический анализ провела д-р Кати Царнек из Университета Гёте во Франкфурте-на-Майне.

Профессор Фельдбрюгге отмечает ключевую роль математического моделирования, в котором тесно интегрировались теоретические и экспериментальные группы, что является частью концепции совместного исследовательского центра «MibiNet», запущенного в 2023 году. Существенный вклад внесла профессор д-р Анна Матушинска из Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена (RWTH).