Ce transformă un ciuperca de ciuperci într-un ucigaș?

Hrănirea cu ciuperci –

Atenție la armele genetice lipicioase și complicate ale unui carnivor fungic.

Unii dintre cei mai înfricoșători monștri sunt microscopici. Carnivorul ciuperca Arthrobotrys oligospora nu pare mult în timp ce mănâncă lemnul putrezit. Dar când simte un vierme viu, își va prinde victima în capcană și o va consuma de viu – combustibil pur de coșmar.

Până acum, nu se știau prea multe despre cum se întâmplă atacul ciupercii ucigașe la nivel molecular. Cercetătorii de la Academia Sinica din Taiwan au descoperit în sfârșit cum se schimbă activitatea genică a ciupercii atunci când un nematod se strecoară prea aproape de A. oligospora. Condusă de biologul molecular Hung-Che Lin, echipa de cercetare a descoperit că ciuperca sintetizează un fel de adeziv de viermi și proteine ​​adiționale de captare pentru a obține mâncarea. Apoi produce enzime care descompun viermele, astfel încât să poată începe să se petreacă.

Prins într-o capcană

A. oligospora trăiește în sol și este mai ales saprotrofe, adică se hrănește cu materie organică în descompunere. Dar acest lucru se poate schimba rapid dacă este lipsit de nutrienți sau simte un nematod tentant în apropiere. Acesta este momentul în care intră în modul carnivor.

Lin și colegii săi au vrut să vadă ce s-a întâmplat când ciuperca, cu un conținut scăzut de nutrienți, a fost introdusă în nematod. Caenorhabidita elegans. Ciuperca a arătat o creștere semnificativă a replicării ADN-ului atunci când a detectat viermele. Acest lucru a dus la celulele capcană având copii suplimentare ale genomului. Celulele capcane se află în filamente fungice sau hife și produc un adeziv specializat pentru vierme care ar permite acelor hife să se lipească de vierme odată ce acesta a fost prins în capcană.

Care ar putea fi cele mai importante acțiuni genetice pentru a ajuta ciuperca să creeze o capcană din hife este biogeneza ribozomilor, care permite creșterea producției de proteine. Ribozomii sunt locul unde se produc proteinele, astfel încât biogeneza lor (literal crearea mai multor ribozomi) controlează creșterea celulelor și, de asemenea, determină cât de multă proteină este sintetizată.

Cercetătorii au identificat, de asemenea, un nou grup de proteine, acum cunoscut sub numele de Trap Enriched Proteins (TEP), care au fost proteinele cel mai frecvent produse în celulele capcane fungice. Acestea păreau să contribuie la funcția capcanei mai degrabă decât la formare.

„Având în vedere localizarea proteinei TEP pe suprafața celulelor capcane, am emis ipoteza că TEP-urile pot fi critice pentru funcția capcanelor”, au spus ei într-un studiu publicat recent în PLoS Biology. „Adăugând C. elegans… duce la capturarea lor imediată.”

Pe măsură ce ciuperca a depus mai mult efort pentru a crea o capcană și a forma adeziv de vierme, a deprioritizat activitățile care nu sunt cu adevărat implicate în proces. Segmente de ADN care de obicei ajută A. oligospora digerarea materiei moarte au fost reglate în jos, ceea ce înseamnă că a existat o activitate mai mică a genelor pe aceste segmente ca răspuns la ciuperca care a detectat viermele. Când un vierme s-a apropiat de A. oligospora, ciuperca a arătat o reglare în sus a genelor care produc proteaze sau enzime care descompun proteinele.

Nu pot ieși

Alte gene suplimentare nu au văzut modificări în activitate până când viermele a fost deja prins. O singura data C. elegans a intrat în capcana care A. oligospora pusese cu o plasă lipicioasă de hife, echipa a observat o creștere a producției de proteine ​​care slăbesc prada. Aceste proteine ​​sunt capabile să manipuleze celulele prăzii lor, astfel încât acele celule să funcționeze diferit, oferind potențial o modalitate prin care agentul patogen să intre și să preia controlul. Ciuperca folosește apoi proteaze pentru a digera nematozii care rămân blocați în hifele sale.

A. oligospora are peste 400 de gene care codifică proteine ​​care îi controlează interacțiunile cu alte organisme. Când introducerea unui nematod a făcut ca ciuperca să devină carnivoră, mai mult de jumătate dintre aceștia au început să se comporte diferit. Aceste proteine ​​slăbesc C. elegans printr-o varietate de mecanisme. Pentru a da un exemplu, unii dintre ei luptă împotriva peptidelor antimicrobiene produse de nematod.

Adezivul sintetizat de ciupercă, despre care se crede că are o asociere strânsă cu proteinele TEP, poate să nu aibă niciun efect asupra oamenilor, dar este un superlipici pentru viermi care leagă hifele de carnea lor. Nu au cum să-și scape de a fi mâncați de vii.

Acest experiment ar fi putut fi îngrozitor pentru nematozii implicați, dar a fost o descoperire pentru echipa lui Lin. Ei au identificat acum un întreg nou grup de gene care funcționează o capcană fungică. Descoperirile lor cu A. oligospora ar putea fi comparată cu activitatea genică a altor ciuperci patogene, inclusiv a celor care distrug culturile, astfel încât o generație îmbunătățită de antifungice ar putea fi într-o zi influențată de acest film de groază microscopic.

PLOS Biology, 2023. DOI: 10.1371/jurnal.pbio.3002400