Hvordan protister knækker væggene af alger

Et team af forskere ledet af Dr. Sebastian Hess fra Kölns Universitets Institut for Zoologi har undersøgt ekspressionen af ​​kulhydrataktive enzymer i den encellede organisme Orciraptor agilis ved RNA-sekventering. Orciraptor er en såkaldt "protoplast feeder" og lever udelukkende af celleindholdet i døde alger. For at gøre dette skal den trænge ind i byttets cellulosecellevæg. I samarbejde med kolleger ved Center for Comparative Genomics and Evolutionary Bioinformatics (CGEB) i Halifax, Canada, var UoC-forskerne i stand til at identificere et muligt nøgleenzym for protistens højt specialiserede fodringsakt.

Ved kontakt med algecellerne opregulerer Orciraptor et enzym, der burde være i stand til at spalte plantecellulose, baseret på dets gensekvens og forudsagte 3D-struktur. Dette enzym kan hjælpe protisten med at opløse algecellevægge. Indtil nu har det molekylære grundlag for, hvordan protoplastfødere interagerer med deres bytte, været fuldstændig uklart. Artiklen "Comparative transcriptomics afslører det molekylære værktøjssæt brugt af en algivorøs protist til cellevægsperforering" i tidsskriftet Current Biology kaster nu lidt lys over dette fænomen.

Desuden indeholder Orciraptor en række uventede proteiner såsom kitinbindende proteiner, en kitinsyntase og adskillige chitinaser. Den potentielle funktion af kitin eller lignende biopolymerer i den nøgne flagellat er stadig uklar. Imidlertid antyder enzymerne en vigtig fysiologisk rolle for kitin i Orciraptors livshistorie. Enzymer, der nedbryder genstridige biopolymerer som cellulose og kitin, er også af stor teknologisk og industriel betydning. I øjeblikket bruger industrielle applikationer hovedsageligt enzymer fra bakterier og svampe - de traditionelle organismer i mikrobiel bioteknologi. I det offentliggjorte papir peger Dr. Hess og kolleger på det endnu uudnyttede bioteknologiske potentiale af ikke-svampe mikroeukaryoter såsom Orciraptor.

Orciraptor blev opdaget for omkring ti år siden i næringsfattige hedeområder og beskrevet af Dr. Hess under hans ph.d.-studier ved University of Cologne's Institute of Botany. Der er dog mange andre encellede organismer, der viser lignende fodringsstrategier, men som ikke er direkte relateret til Orciraptor. I øjeblikket dyrkes snesevis af sådanne organismer og karakteriseres genetisk på Zoologisk Institut. Alt dette er gjort muligt af de seneste teknologiske fremskridt inden for high-throughput-sekventering. Arbejdet med protoplastfoderautomater kræver dog også særlig viden i håndtering af eksotiske mikroorganismer. The scientist are convinced that it is time for modern biology to turn back to the diversity of non-model organisms again. "The data from our study on Orciraptor highlight how fruitful future molecular analyses of little-known protists will be," Dr. Hess said.