Metabolity wtórne u Aspergillus

AspergillusOd czasu, kiedy w 1929 roku penicilina została odkryta jako produkt uboczny metabolizmu grzybów, naukowcy badali je intensywnie w poszukiwaniu innych cennych produktów ubocznych. W raporcie opublikowanym w Journal of Chemistry and Biology, grupa naukowców z uniwersytetu w Wisconsin-Madison opisała metodologię badań, dzięki której lokalizowanie genów kodujących ważne produkty uboczne będzie mogło być znacznie przyspieszone.

Przez manipulację pojedynczym białkiem grzyba wskazano geny odpowiedzialne za produkcję dziesiatków metabolitów wtórnych. Metabolity wtórne są składnikami o potencjalnym zastosowaniu w farmakologii (znane np. jako czynniki antynowotworowe).

Grupa naukowców pracuje na popularnym grzybem Aspergillus nidulans. Naukowcy wierzą, że dzięki nowej metodzie będą mogli poznać wiele cennych metabolitów wtórnych także w innych gatunkach grzybów.

Podczas gdy metabolity są istotnymi składnikami, które umożliwiają podstawowy wzrost organizmu, metabolity wtórne nie są niezbędne do życia organizmu. Metabolity wtórne są bioaktywnymi składnikami produkowanymi tylko w określonym momencie cyklu życia organizmu. Pomagają one np. przeżyć stres spowodowany różnymi czynnikami środowiska.

Niektóre z nich, np. penicylina produkowana w obecności bakterii czy lowastatyna obniżająca poziom cholesterolu, mają lecznicze działanie dla człowieka. Grzyby są także naturalnymi producentami czynników antywirusowych, antygrzybiczych a także antybakteryjnych i immunosupresyjnych.

Wcześniejsze metody używane do szukania metabolitów wtórnych umożliwiały zlokalizowanie jednorazowo tylko jednego składnika, a czasem także wymagały wcześniejszej znajomości danego składnika.

Nawet w 2003 roku, kiedy poznano sekwencje całego genomu Aspergillus nidulans kontynuowano poszukiwania metabolitów wtórnych w tym grzybie. Naukowcy umieli coprawda wskazać potencjalne geny odpowiedzialne za produkcję metabolitów wtórnych, ale prawdziwa aktywność genów i powstające w wyniku ich ekspresji białka nie były potwierdzone.

Metoda opracowana przez naukowców z Wisconsin-Madison rozwiązuje ten problem i wiąże się z bardziej zaawansowanym szukaniem użytecznych metabolitów.

Technikę nazwano „górnictwem genomowym” (genomic mining) ze względu na intensywną penetrację całego genomu grzyba w celu lokalizacji za jednym razem jak największej liczy genów biorących udział w produkcji matabolitów wtórnych.

Kluczem w badaniu okazało się pojedyncze białko LaeA. Kilka lat temu naukowcy odkryli, że obecność białka LaeA jest konieczna do włączenia aktywności genów produkujących wtórne metabolity u grzyba Aspergillus nidulans. Z niewyjaśnionych przyczyn, wszystkie geny potrzebne do produkcji danego metabolitu wtórnego (przeciętnie kilkadziesiąt genów) są ulokowane blisko siebie na chromosomie, w skupisku genów. Grupy te są istotne w analizach, pozwalając na łatwiejsze zlokalizowanie grupy genów produkujących dany metabolit wtórny.

Eksperymentalnie usunięto gen LaeA u Aspergillus nidulans, a następnie przyz użyciu mikromacierzy zbadano aktywność każdego z genów grzyba. Przeanalizowano 10 tysięcy genów. Naukowcy przyjrzeli się sąsiadującym nieaktywnym grupom genów w genomie mutanta, stwierdzając jednocześnie, że są to prawdopodobnie geny zaangażowane w produkcję metabolitów wtórnych.

W równoczesnym eksperymencie stworzono szczep grzyba, który nadprodukował białko LaeA, i tym razem szukano grup genów wykazujących wysoką ekspresję, o których wiadomo było, że będą one prawdopodobnie genami odpowiedzialnymi za produkcję metabolitów wtórnych.

W sumie zlokalizowano 40 aktywnych grup genów. Dotychczas udało się określić położenie mniej niż 10 grup, mimo intensywnych badań genomu grzyba.

Dzięki opracowaniu tej metody na analizę biochemiczną czeka około 30 wtórnych metabolitów pochodzących z Aspergillus nidulans. Naukowcy podejrzewają, że białko LaeA może odgrywać podobna rolę u całego gatunku grzybów Aspergillus, która obejmuje ponad 180 grzybów, co wskazuje na ogromną liczbę metabolitów wtórnych, które potencjalnie mogą być użyte w leczeniu ludzi.

Źródło: University of Wisconsin

Dodatkowe inforomacje:
http://ec.asm.org/cgi/content/full/3/2/527

Komentarze

Jusii | 2006-02-02 00:00:00
Nie jest dla mnie dobra ta strona potrzebuje konkrety:)

Kasia | 2006-02-03 00:00:00
Na jaki temat konkrety? Na temat Metabolitów czy genu LaeA?

Bartolomeo | 2006-02-20 00:00:00
Zajmuje sie Aspergillusami od około pół roku bo są one tematem mojej pracy mgr, mam sporo literatury na ten temat może mógłbym ci pomóc Justi.