Гриб чувствует гравитацию благодаря гену, позаимствованному у бактерий

Гриб Phycomyces blakesleeanus образует плотный «лес» вертикально растущих плодовых тел. Новое исследование, опубликованное 24 апреля в журнале PLOS Biology, показывает, что грибы приобрели и перестроили ген от бактерий, чтобы создавать крупные кристаллы для восприятия гравитации.

Известно, что плодовые тела этого гриба чувствуют гравитацию и растут вертикально, определяя, как октаэдрические белковые кристаллы в заполненных жидкостью камерах (вакуолях) оседают под собственным весом. Чтобы выяснить эволюционное происхождение этого механизма, команда очистила кристаллы и идентифицировала основной строительный белок — OCTIN.

«Мы были удивлены, обнаружив гены, родственные OCTIN, у бактерий, и все доказательства указывали на горизонтальный перенос генов (HGT) от бактерий к предку Phycomyces», — заявили авторы. Это интригующе, поскольку бактерии слишком малы, чтобы использовать гравитационные сенсоры. Очевидно, произошло возникновение эволюционной новинки, основанной на том, как белки собираются.

Исследователи заметили, что позиции остатков цистеина, способных формировать молекулярные связи, изменились в ходе эволюции грибного OCTIN. Соответственно, кристаллы грибного OCTIN резко набухают и растворяются при добавлении агентов, разрывающих такие связи, что подтверждает их критическую роль в удержании кристаллической решётки. В отличие от этого, бактериальный OCTIN, также способный собираться в массивы, связанные цистеином, делает это в масштабе в тысячи раз меньшем. Однако эта врождённая склонность к сборке предполагает, что бактериальный OCTIN мог быть предрасположен к накоплению мутаций, необходимых для построения кристаллической решётки.

Авторы отмечают, что одного OCTIN недостаточно: когда они заставили клетки млекопитающих производить грибной OCTIN, кристаллы не образовались. Это указывает, что у гриба есть ко-факторы, необходимые для сборки кристаллов.

«В настоящее время мы ищем эти факторы, чтобы реконструировать образование кристаллов OCTIN в пробирке. Это позволит нам лучше понять и управлять процессом сборки и его продуктами», — добавляет доктор Джедд.