Ученые пролили свет на удивительный механизм, позволяющий некоторым грибам обратимо переключаться между двумя формами существования — дрожжевой (одноклеточной) и мицелиальной (многоклеточной). Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, сосредоточилось на грибе Mucor lusitanicus из порядка мукоровых.
Главный вопрос, на который искали ответ исследователи: как один геном кодирует два принципиально разных плана строения тела и обеспечивает переключение между ними? Чтобы это выяснить, ученые выращивали гриб в разных условиях: при повышенном содержании кислорода и с высокой концентрацией углекислого газа (провоцируя образование дрожжевой формы).
После смены формы биологи собирали образцы и анализировали генетические инструкции, в первую очередь молекулы РНК. Результаты оказались неожиданными: вместо использования одних и тех же генов при обоих формах гриб задействует паралоги — близкородственные гены, возникшие в результате дублирования исходного гена в геноме.
В процессе работы ученые выявили 490 семейств диморфных генов. Каждая пара «генов-близнецов» выполняет схожие функции, но одна версия работает в дрожжевой форме, а другая — в мицелиальной. Например, за усвоение железа в дрожжах отвечает один ген, а в мицелии — почти идентичный аналог.
Особое внимание ученых привлекли особенности организации этих генов в ДНК: два родственных гена располагаются последовательно и имеют общий двунаправленный просмотр — регуляторную последовательность, которая действует как переключатель, включая один ген выключая другой.
Критическую роль в процессе играют два гена-регулятора — dkl и dfl. Когда ученые удалили их из генома, гриб утратил способность контролировать переключение форм. Исследователи подчеркивают, что открытие демонстрирует эволюционный механизм, который позволяет оптимизировать генетическую информацию для существования двух разных форм жизни в рамках одного организма.
Практическое значение работы связано с разработкой новых противогрибковых методов лечения. Понимание того, как гриб переходит в инвазивную мицелиальную форму, дает ученым инструмент для блокирования этого процесса и сдерживания распространения грибковых инфекций.
Ранее Наука Mail рассказывала, что альбумин защищает от смертельных грибковых инфекций.
