Ученые из Корнеллского университета (США) раскрыли механизм, с помощью которого грибы распознают и усваивают питательные вещества из окружающей среды. Открытие, описанное в журнале PLOS Biology, позволит создавать экологичный пластик из сельскохозяйственных отходов и поможет в борьбе с опасными инфекциями, устойчивыми к медикаментам.
Исследователи изучили дрожжи Rhodotorula toruloides, которые способны накапливать до 70% своей биомассы в виде липидов. Эти микроорганизмы могут питаться отходами фермерских хозяйств и травами с непригодных для земледелия территорий, превращая их в ценное сырье для производства биотоплива и экологичных полимеров. По словам биологов, данные грибки способны утилизировать все продукты распада растительных клеток, что делает их идеальным инструментом для зеленых технологий и экономики замкнутого цикла, где сырье используется повторно.
С помощью транскриптомики ученые оценили, какие гены активны в клетках грибов. Оказалось, что грибы предпочитают простой сахар — глюкозу. Пока она есть, они не тратят силы на переработку сложных сахаров, например целлобиозы. Обычно это работает как тормоз: гриб как будто решает, что сложные сахара ему сейчас не нужны. Однако затем исследователи нашли белок Cbr1. Это белок-регулятор, который включает и выключает гены. Он не только запускает переработку сложных сахаров, но и снимает этот тормоз. Если его активировать, гриб может продолжать питаться сложными сахарами даже тогда, когда рядом есть глюкоза.
«Если мы научимся управлять способностью грибов чувствовать и реагировать на питательные вещества, мы сможем нарушить их жизнедеятельность», — объяснила автор исследования, доцент Лори Хуберман. Она отметила, что изученный вид не является серьезным патогеном, но понимание его метаболизма применимо как для инженерии полезных микроорганизмов, так и для борьбы с опасными грибковыми инфекциями.
Проблема таких заболеваний стоит особенно остро: они уничтожают до 20% урожая базовых сельскохозяйственных культур до и после сбора. Кроме того, устойчивые к препаратам инфекции ежегодно приводят к гибели примерно 3,8 млн человек по всему миру. Разложение биомассы — ключевой этап в круговороте веществ в природе, и грибки выступают главными разрушителями органики. Понимание их пищевых привычек поможет создать новые методы лечения, нацеленные на уязвимые метаболические пути возбудителей болезней.
Ранее ученые нашли способ снять «тормоз» с иммунитета при раке и гепатите B.