Исследования грибов раскрывают новые данные о вредных мутациях в клетках

Долгоживущие грибы, растущие в «ведьминых кругах», накапливают удивительно мало мутаций с течением времени. Это открытие указывает на высокоразвитую защиту от вредных мутаций. Результаты, которые будут опубликованы в авторитетном журнале Current Biology, представляют интерес как для медицины, так и для эволюционной биологии.

Во всех живых организмах каждая клетка содержит ДНК, кодирующую её функции. Изменения в ДНК — «мутации» — могут привести к утрате функции клетки и повысить риск заболеваний. Поэтому важно сохранять целостность ДНК с течением времени. Каждое деление клетки увеличивает риск новых мутаций. Таким образом, долгоживущие организмы, в которых любая клетка может передать ДНК следующему поколению, особенно уязвимы для вредных мутаций. В этом исследовании учёные изучили скорость и характер мутаций у долгоживущего гриба Marasmius oreades (негниючник луговой или «гриб ведьминых кругов»), образующего «ведьмины круги».

Ведьмины круги можно найти на лужайках или в лесах. Иногда заметен более тёмный круг в растительности под грибами или круг из мёртвой травы в засушливые периоды. Исторически такие круги связывали с различными сверхъестественными представлениями. Сегодня известно, что ведьмин круг формируется подземным мицелием (состоящим из сети гиф), который радиально растёт из начальной точки, со временем отмирая в центре. Как и у большинства других грибов, каждая клетка мицелия может сформировать плодовое тело и дать начало новому поколению.

В данном исследовании учёные использовали ведьмины круги Marasmius oreades и полногеномное секвенирование ДНК для изучения мутаций. Количество мутаций оказалось поразительно малым, учитывая число произошедших клеточных делений.

«Изучая мутации, часто используют лабораторные клеточные линии, что непрактично на длительных промежутках времени. В ведьминых кругах мы можем в один момент времени изучить возникновение и накопление мутаций за многие годы и в естественной среде организма. Интересно, что мы обнаружили гораздо меньше мутаций, чем ожидали», — говорит Маркус Хильтунен, аспирант и ведущий автор исследования.

Результаты указывают, что такие долгоживущие грибы обладают способностью защищаться от накопления вредных мутаций. Поэтому углублённое изучение клеточных процессов у этих грибов может дать важные новые знания о проблемах, которые необходимо решить для достижения долголетия.

«Механизм, обеспечивающий эту защиту, в настоящее время неизвестен, но основные кандидаты — чрезвычайно эффективные системы репарации ДНК или асимметричное деление ДНК во время клеточного деления, когда мутировавшая ДНК может оставаться позади по мере роста гриба наружу. Но это необходимо выяснить в новых исследованиях», — говорит Ханна Йоханнессон, руководитель исследовательской группы в Уппсальском университете.

Исследование расширяет знания о проблемах и решениях, необходимых для старения и размножения в преклонном возрасте. Это актуально для таких областей, как эволюционная биология и исследование рака.