مکانیسم جدید حسگر مواد مغذی قارچی می تواند سوخت های زیستی و کنترل بیماری ها را ارتقا دهد

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

دانشمندان گامی به سوی درک بهتر چگونگی حس و واکنش قارچ‌ها به مواد مغذی در محیط برداشته‌اند که برای مهندسی قارچ‌ها برای فناوری‌های سبز و مبارزه با پاتوژن‌های قارچی و مقاومت آن‌ها در برابر درمان‌ها حیاتی است.

بیماری‌های قارچی می‌توانند منجر به ۲۰ درصد از دست دادن محصولات اصلی قبل و بعد از برداشت شوند و افزایش عفونت‌های قارچی مقاوم به دارو در انسان می‌تواند منجر به مرگ حدود ۳.۸ میلیون نفر در سراسر جهان در سال شود.

یک مطالعه جدید، که در 1 سپتامبر در PLOS Biology منتشر شد، یک عامل رونویسی را شناسایی کرد - پروتئینی که ژن‌ها را روشن و خاموش می‌کند و ژن‌هایی را که بیان می‌شوند تنظیم می‌کند - به نام Cbr1 در قارچ تک سلولی Rhodotorula toruloides. Cbr1 ژن‌های دخیل در تجزیه قندهای پیچیده به گلوکز را تنظیم می‌کند و با فعال کردن بیان ژن‌ها و دور زدن یک حلقه بازخورد منفی که در غیر این صورت ژن‌هایی را که استفاده از قندهای پیچیده را تسهیل می‌کنند سرکوب می‌کند، کربن را به عنوان غذا در دسترس‌تر می‌کند.

کشف چگونگی درک قارچ ها از مواد مغذی به دانشمندان کمک می کند تا بینشی در مورد چرخه مواد مغذی محیطی به دست آورند، زیرا قارچ ها تجزیه کننده های کلیدی هستند که مواد مغذی را از زیست توده گیاهی به خاک باز می گرداند. همچنین به شناسایی اهداف مهم برای درمان بیماری های ناشی از قارچ های بیماری زا کمک می کند.

لوری هوبرمن، استادیار بخش آسیب شناسی گیاهی و زیست شناسی میکروبی گیاهی در دانشکده علوم گیاهی یکپارچه در کالج علوم زیستی گیاهی و علوم زیستی Agri (SIPS) گفت: "قارچ موجود در این مقاله یک پاتوژن جدی نیست، اما بسیاری از قارچ ها برای گیاهان یا حیوانات هستند. ما می دانیم که اگر توانایی آنها در حس کردن و واکنش به مواد مغذی را تعدیل کنیم، می توانیم آنها را مختل کنیم." اولین نویسندگان شامل براندون ریس چاوز، دانشجوی کارشناسی ارشد، و جاشوا کرکارت، دانشیار فوق دکترا، هر دو در آزمایشگاه هوبرمن هستند.

R. toruloides همچنین دارای پتانسیل به عنوان جایگزینی برای نفت است، زیرا تا 70٪ از زیست توده خود را به صورت لیپید (چربی) انباشته می کند. هوبرمن گفت که مردم در حال حاضر برای مهندسی متابولیک ارگانیسم ها کار می کنند تا این لیپیدها را بگیرند و آنها را به سمت ساخت مولکول های مفید دیگر مانند پلاستیک های دوستدار محیط زیست یا سوخت زیستی هدایت کنند.

هوبرمن گفت: "این مخمرهایی که ما مورد مطالعه قرار دادیم قادرند تمام محصولات تجزیه سلول گیاهی را بخورند، بنابراین می توان آنها را با علف های کاشته شده در زمین های حاشیه ای یا زباله های کشاورزی تغذیه کرد." ما می توانیم به آنها زباله بدهیم و آنها می توانند از آن استفاده کنند."

R. toruloides از کربن موجود در بافت گیاه تغذیه می کند و در دسترس ترین شکل آن کربن گلوکز است که هر مولکول حاوی شش اتم کربن است. هوبرمن می‌گوید: «قارچ‌ها همیشه می‌خواهند بهترین ترکیب قندها را برای خود بخورند. "چیزی که آنها بیشتر دوست دارند بخورند گلوکز است، بنابراین اگر گلوکز در اطراف وجود داشته باشد، قارچ ها بیان ژن هایی را که برای استفاده از منابع کربنی که به انرژی بیشتری نیاز دارند، ضروری هستند، سرکوب می کنند."

در این مطالعه، تیم از تکنیکی به نام transcriptomics استفاده کردند که به آنها اجازه می داد بیان ژن را برای تمام ژن های ژنوم R. toruloides و در ژنوم سویه های R. toruloides که محققان مهندسی کرده بودند اندازه گیری کنند. این تکنیک به آنها امکان می داد ژن های تنظیم شده توسط Cbr1 را شناسایی کنند.

یکی از این ژن ها آنزیمی را بیان می کند که قند گیاهی به نام سلوبیوز را تجزیه می کند که از دو مولکول گلوکز، مطلوب ترین منبع غذایی برای قارچ ها تشکیل شده است. اما در حضور گلوکز و برای اولویت دادن آن به سایر منابع کربنی که برای تجزیه به انرژی بیشتری نیاز دارند، قارچ‌ها ژن‌هایی را که از سلولوبیوز استفاده می‌کنند سرکوب می‌کنند. این امر دسترسی به گلوکز حاوی سلوبیوز را محدود می کند و یک حلقه بازخورد منفی ایجاد می کند.

محققان دریافتند که Cbr1 نه تنها ژن‌هایی را فعال می‌کند که سلول‌بیوز را از هم جدا می‌کنند، بلکه مکانیسمی را که معمولا ژن‌های مورد نیاز برای استفاده از سلول‌بیوز را سرکوب می‌کند، مهار می‌کند.

هوبرمن می‌گوید: «این حلقه بازخورد منفی را می‌شکند و به سلول اجازه می‌دهد تا منابع کربن موجود در اطراف را ببیند، حتی اگر آنها به گلوکز تجزیه شوند.»

Cbr1 همچنین این حلقه بازخورد منفی را برای سایر قندهای پیچیده که از دو مولکول گلوکز تشکیل شده اند می شکند. درک این مکانیسم ها برای مهندسی متابولیک آینده برای بیوتکنولوژی سبز و کنترل عفونت های قارچی حیاتی است.

Brandon Reyes-Chavez و همکاران، تنظیم کننده استفاده از کربوهیدرات Cbr1، فعال سازی ژن خاص مواد مغذی را با سرکوب انتخابی کاتابولیت کربن در مخمر بازیدیومیست، PLOS Biology (2026) هماهنگ می کند. DOI: 10.1371/journal.pbio.3003983

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →