Разные виды грибов выделяют схожий набор ферментов для разложения

Почвенные грибы выделяют широкий спектр ферментов, играющих важную роль в производстве биотоплива и биоремедиации почв и вод, загрязнённых металлами. Недавнее исследование показало, что разные виды грибов выделяют богатый набор ферментов со схожими функциями, несмотря на видовые различия в аминокислотных последовательностях этих ферментов.

Исследование углубляет понимание роли грибов в почвенных процессах. Его результаты могут быть использованы для конструирования грибных ферментов для производства биотоплива и биоремедиации.

Грибы выделяют разнообразные ферменты, расщепляющие устойчивый растительный материал. Эти мощные ферменты разрушают компоненты клеточной стенки растений, такие как целлюлоза и лигнин, что приводит к выделению углекислого газа из почв, содержащих мёртвый растительный материал, в атмосферу. Таким образом, грибные ферменты не только являются важными факторами климатической динамики, но и перспективны для экономически эффективного получения альтернативных транспортных топлив из биомассы. Кроме того, способность некоторых видов грибов окислять марганец [Mn(II)] может быть использована для удаления токсичных металлов из загрязнённых почв и воды. Однако лишь в немногих исследованиях охарактеризованы ферменты, выделяемые разнообразными окисляющими Mn(II) грибами, которые широко распространены в окружающей среде.

Недавно группа исследователей использовала жидкостную хроматографию-тандемную масс-спектрометрию (LC-MS/MS), геномный и биоинформатический анализ для характеристики и сравнения ферментов, секретируемых четырьмя видами аскомицетов, окисляющих Mn(II). Эти четыре вида были выделены из систем очистки шахтных вод и пресноводного озера, загрязнённого высокими концентрациями металлов, они связаны с различными средами и распространены в почвенных экосистемах по всему миру.

Исследователи провели сравнительную протеомику на основе LC-MS/MS с использованием масс-спектрометра Linear Ion Trap Quadrupole Orbitrap Velos в Лаборатории молекулярных наук об окружающей среде (EMSL). Этот анализ показал, что грибы выделяют богатый, но функционально схожий набор ферментов, несмотря на видовые различия в аминокислотных последовательностях этих ферментов. Эти результаты углубляют понимание роли видов аскомицетов в биогеохимии и климатической динамике и выявляют ферменты, разлагающие лигноцеллюлозу, которые можно сконструировать для производства возобновляемой энергии или биоремедиации вод, загрязнённых металлами.

Исследование выполнено в сотрудничестве учёных из Гарвардского университета, EMSL, Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, Смитсоновского института, Объединённого института генома (JGI) Министерства энергетики США, Национального центра научных исследований и Университета Экс-Марсель, Университета короля Абдель-Азиза, Университета Миннесоты и Океанографического института Вудс-Хоул.