Kulbrinte-nedbrydende svamp giver sine hemmeligheder

Takket være gener erhvervet fra bakterier, en svamp kan nedbryde et miljøskadeligt kulbrinte - og kommer under betydelig belastning i processen. Disse bemærkelsesværdige forskningsresultater, som blev offentliggjort for nylig, blev opnået af en gruppe fra University of Natural Resources and Life Sciences, Wien (BOKU). Resultaterne blev muliggjort takket være det allernyeste udstyr til genom- og transkriptomanalyse, hvis anvendelse også er åben for tredjemand på BOKU.

Cladophialophora immunda kan være en svamp, men det er ikke bare en svamp! Denne ascomycet eller sac -svamp, som tilhører gruppen af ​​gærsvampe, har en meget imponerende egenskab:den kan let nedbryde den miljøskadelige kulbrinte -toluen. Dette gør C. immunda til et glimrende værktøj til biologisk sanering af jord og andre miljøer, der er forurenet med kulbrinter. Ved hjælp af de nyeste sekventeringsmetoder og en specielt udviklet bioinformatisk pipeline, Dr. Barbara Blasi og Dr. Hakim Tafer fra Prof. Katja Sterflingers team på Institut for Bioteknologi (BOKU, Wien) undersøgt, for første gang, præcis hvordan svampen gør dette. Undersøgelsens overraskende resultater, som for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Videnskabelige rapporter , afsløre, at C. immunda erhvervede adskillige gener, der er nødvendige for toluennedbrydning fra bakterier og, i øvrigt, at nedbrydning af toluen går hånd i hånd med enorm stress, hvortil svampen reagerer med mange reaktioner.

Hurtig og pålidelig sekventering

De forbløffende fund blev også muliggjort takket være de allernyeste sequencere, som er tilgængelige på universitetets EQ-BOKU-kernefacilitet og også kan leases til tredjemand. De inkluderer en ion -halvleder -sequencer (Proton Ion Sequencer), hvilket muliggør ekstrem hurtig sekventering af store mængder nukleinsyrer. Dette gjorde det muligt for BOKU -forskerholdet at opnå, blandt andet, værdifuld information om aktivering af gener under nedbrydning af toluen. Professor Sterflinger forklarer:"På denne måde kan vi producerede verdens første transkriptomanalyse af en svamp, der vokser på toluen. Vi var også i stand til at vise, at C. immunda har næsten alle de enzymer, der tidligere var forbundet - fra forskellige organismer - med nedbrydning af toluen. "Det lykkedes forskerne endda at demonstrere, at generne til disse enzymer er grupperet i fem klynger på DNA'et . Sådanne genklynger er ikke usædvanlige i svampe, men dette fænomen var ikke tidligere blevet beskrevet for de gener, der spiller en vigtig rolle i nedbrydning af carbonhydrider. En sammenligning af de omfattende sekvensdata fra C. immunda med dem fra andre organismer viste også klart, at otte gener til toluennedbrydning tidligere var overført fra bakterier til svampen.

Svampestress

Da teamet undersøgte aktiviteten af ​​andre gener, hvis ekspression var påvirket af toluennedbrydningen, endnu en overraskelse ventede dem. "På trods af dens evne til at nedbryde toluen meget effektivt, processen skaber enorm stress for C. immunda. En hel række cellulære metaboliske processer påvirkes negativt af kontakten med toluen, "forklarer prof. Sterflinger. Disse processer omfatter grundlæggende cellefunktioner som produktion og nedbrydning af aminosyrer og organiske stoffer, celle respiration, og særlige transportmekanismer. Forskerne var også i stand til at demonstrere, at nedbrydning af toluen udløser produktionen af ​​antioxidanter og aktiverer celleafgiftningsmekanismer. Alle disse processer er umiskendelige indikatorer for stress. "Dette tyder på, at selvom det kan nedbryde det så effektivt, C. immunda er ingen sand ven af ​​toluen, "forklarer prof. Sterflinger." Tværtimod, den effektive ødelæggelse af toluen ser ud til at være en beskyttende mekanisme, der bruges af svampen til at beskytte den mod dens skadelige virkninger. "

Resultaterne af undersøgelsen blev også muliggjort af det vellykkede samarbejde mellem prof. Sterflingers gruppe ved Institut for Bioteknologi og universitetets EQ-BOKU-kernefacilitet. Dette uafhængige datterselskab erhverver og driver adskillige stykker af stort og dyrt udstyr, såsom de nyeste sekventerings- og gaskromatografer, og gør dem tilgængelige for brug af både universitetets egne forskningsgrupper og eksterne parter. Det betyder, at sidstnævnte også kan få adgang til ekspertisen hos BOKUs forskere for komplekse måleopgaver og hele forskningsprojekter. EQ-BOKU's samarbejde med mange industrielle bekymringer og internationale forskergrupper vidner om succesen med dette koncept, hvilket også bidrager til mange internationalt anerkendte forskningsresultater på selve universitetet.