Механизм роста грибов расшифрован
Грибы растут с помощью трубчатых клеток, которые могут простираться на километры. Рост происходит исключительно на кончике клетки. Исследователи из Карлсруэского технологического института (KIT) выяснили, как это работает: строительные материалы транспортируются по «рельсам» внутри клеток и используются на самом их кончике. Когда это происходит, определяет концентрация кальция на конце клетки. Об этом учёные сообщают в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Большинство грибов — это гифы. Их нитевидные клетки образуют в почве тонкие, очень большие сети — мицелий. Именно мицелий представляет собой собственно гриб, в то время как шляпки — это лишь плодовые тела. Команды профессоров Райнхарда Фишера, Герда Ульриха Ниенхауса и Норио Такешиты изучили, как гифы растут путём бесконечного удлинения своих микроскопически малых кончиков.
В отличие от «обычного» роста путём деления клеток, гифы растут почти бесконечно за счёт удлинения кончиков. В результате гифы могут достигать длины в несколько километров. «Имея диаметр в три микрометра, гифы могут расти более чем на один микрометр в минуту», — говорит Райнхард Фишер. Это соответствует тому, как если бы человек прибавлял в толщине десять сантиметров каждую минуту. Неудивительно, что крупнейший живой организм на Земле — это гриб: опёнок в лесах Канады имеет диаметр 17 км.
Было известно, что мицелий растёт не непрерывно, а фазами. Однако не было известно, как инициируются и контролируются эти «всплески» роста. «Поскольку гифы удлиняются только на кончике, вопрос был в том: как они узнают, где этот кончик?» — говорит Фишер.
Исследователи KIT обнаружили, что кончик помечен определёнными белками. Необходимый строительный материал поставляется в везикулах — маленьких пузырьках на моторных белках, которые движутся по длинным «рельсам». По прибытии к кончику везикулы прикрепляются к клеточной стенке и сливаются с ней. В результате клетка удлиняется.
Фазы роста контролируются концентрацией кальция на конце гифы. «Если концентрация мала, начинается фаза транспорта. В случае кальциевого импульса везикулы сливаются с клеточной мембраной и высвобождают своё содержимое». Клеточная стенка состоит из хитина — материала, из которого сделаны панцири насекомых.
Команда визуализировала процессы роста, пометив ключевые элементы сигнальной и транспортной системы клетки флуоресцентными белками. Для количественной визуализации живых грибов в этом междисциплинарном проекте применялись новейшие методы флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения.
Учёные ожидают, что их результаты будут использованы для разработки фунгицидов в сельском хозяйстве и клинической сфере, а также для оптимизации биотехнологических процессов в производстве лекарств.