Et enkelt enzym inducerer det kemiske forsvar af en svamp mod larver

Nogle svampe producerer langkædede umættede carboxylsyrer som deres kemiske forsvar mod insektlarver. Biosyntesen af ​​disse polyener er kun afhængig af ét enzym, som tyske videnskabsmænd nu har opdaget. I journalen Angewandte Chemie , de rapporterer enzymets hidtil usete multipel dobbeltbinding-skiftende aktivitet, som er repræsentativ for en endnu ukarakteriseret fylogenetisk kladde af polyketidsyntaser.

Svampe lever af dødt plantemateriale og spiller dermed en væsentlig rolle i kulstofkredsløbet. Men de er selv mætte, for eksempel, af insektlarver og mange andre beboere i skoven. For at forsvare sig selv, svampe og svampe har udviklet et stort arsenal af kemiske våben. Hvis, for eksempel, myceliet af en falsk kalkunhale-svamp er skadet af bid af en larve, Der produceres polyenforbindelser, som påvirker larverne ved at hæmme forpupping. Biosyntesen af ​​disse polyener følger en meget unik og hidtil uopdaget vej, som Dirk Hoffmeister og hans team ved Friedrich-Schiller-Universität Jena, Tyskland, har opdaget.

Svampen, som fik navnet BY1, producerer to distinkte forgrenede umættede carboxylsyrer ved skade. I modsætning til de fleste kendte polyener, de BY1-forsvarspolyener er ikke sammensat af de velkendte isopren-byggesten, hvilken, for eksempel, danner det molekylære skelet af naturgummi. I stedet, de har en polyketid krop, en fælles klasse af sekundære naturprodukter, med en række konjugerede dobbeltbindinger. Disse dobbeltbindinger forskydes med et carbonatom i forhold til acetatenhederne, molekylets byggesten. Det var ukendt, hvordan biosyntese klarer et så stort antal skift i et molekyle.

I BY1, enzymet, der er ansvarligt for disse skift, er én enkelt polyketidsyntase (PKS), det har forskerne fundet ud af. Sådanne enzymer genererer en stor mangfoldighed af naturlige produkter i planter og svampe, men den her observerede mekanisme er usædvanlig. Hoffmeister og hans kolleger hævder, at det var "den første observation af skadesinduceret PKS-genekspression og det hidtil usete skift af multiple dobbeltbindinger, katalyseret af en enkelt PKS. "Således, et enkelt enzym ser ud til at fungere som en våbenmester.

Forskerne identificerede dette enzym som en del af et særskilt, endnu uudforsket fylogenetisk klædning blandt svampe-PKS-enzymer. For at bevise denne klassificering, de rekonstituerede BY1 PKS -genet til modelsvampen Aspergillus niger. Som konsekvens, denne modificerede form producerede begge BY1 polyencarboxylsyrer. Forfatterne foreslår, at denne forsvarsstrategi til at bygge den usædvanlige polyen er en udbredt mekanisme for svampe.