Плесневые грибы способны к половому размножению, вопреки столетнему убеждению

Более 100 лет считалось, что продуцирующий пенициллин плесневый гриб Penicillium chrysogenum размножается только бесполым путём через споры. Международная исследовательская группа под руководством профессора Ульриха Кюка и Юлии Бём с кафедры общей и молекулярной ботаники Рурского университета впервые показала, что у этого гриба также существует половой цикл, то есть два «пола». Благодаря половому размножению P. chrysogenum исследователи получили штаммы грибов с новыми биотехнологически важными свойствами — например, с высоким производством пенициллина без примеси хризогенина.

Команда из Бохума, Гёттингена, Ноттингема (Англия), Кундля (Австрия) и Sandoz GmbH сообщает об этом в PNAS. Статья была опубликована в Online Early Edition и выбрана для обложки журнала.

Единственный продуцент пенициллина

Около 100 лет назад Александр Флеминг продемонстрировал образование пенициллина у Penicillium chrysogenum. На сегодняшний день не известно других продуцентов этого антибиотика, годовой мировой рынок которого оценивается примерно в шесть миллиардов евро.

Комбинирование генов и получение потомства с новыми свойствами

Половым путём могут размножаться не только животные и растения, но и многие микроорганизмы, такие как грибы и водоросли. Преимущество: потомство обладает комбинацией генов от обоих партнёров и, следовательно, новыми свойствами. Однако половое размножение у грибов — не правило. Большинство размножается спорами, которые в случае плесени выглядят как белые, зелёные или чёрные отложения на испорченной пище. Эти споры несут гены только одного родительского гриба. «Пять лет назад мы уже обнаружили существование так называемых генов пола у Penicillium chrysogenum», — говорит профессор Кюк. Теперь исследователи обнаружили специфические условия окружающей среды, при которых гриб действительно размножается половым путём. Решающим было выращивание грибных штаммов в темноте, в условиях дефицита кислорода, на питательной среде с добавлением витамина биотина. Потомство продемонстрировало новые свойства как на молекулярном уровне, так и в своих фенотипах.

Результаты могут быть применимы к другим грибам

С помощью так называемого микрочипового анализа биологи также исследовали активность всех примерно 12 000 генов плесневого гриба. Результат: гены пола контролируют активность биологически значимых генов, например, тех, что отвечают за производство пенициллина. «Мы предполагаем, что эти выводы могут быть применимы и к другим грибам, — говорит Ульрих Кюк, — таким как Penicillium citrinum и Aspergillus terreus, которые производят снижающие холестерин статины, или Penicillium brevicompactum и Tolypocladium inflatum, продуцирующие иммунодепрессанты, используемые при всех трансплантациях органов».

Исследование проводилось в Христиан-Допплеровской лаборатории «Биотехнология грибов» в Рурском университете при финансировании Христиан-Допплеровского общества (Вена).