Исследователи из Центра биологии систем растений VIB-UGent, Технологического университета Сиднея и Центра Квинсленда обнаружили новый центральный фермент в пути биосинтеза стероидов в некоторых современных организмах. Это может не только привести к эволюционному переосмыслению, но и открыть новые способы борьбы с токсичными водорослями в аквакультуре. Стероиды являются незаменимыми молекулами для жизни всех сложных организмов, таких как животные и растения. Их результаты были опубликованы в журнале Nature Microbiology.

Растущая доступность инструментов редактирования генома, таких как CRISPR / Cas9, предоставляет ученым беспрецедентный доступ ко многим внутренним метаболическим процессам, которые развивались в течение миллиардов лет, формируя древо жизни. Ученые утверждают, что новое исследование, изучающее пути биосинтеза стероидов в группе микроводорослей, называемых диатомовыми водорослями, требует переосмыслить ключевые эволюционные аспекты эукариотической жизни.

Знание основного природного метаболизма диатомовых вод необходимо для разработки стратегий синтетической биологии и метаболической инженерии для растущего сектора биотехнологии. Кроме того, результаты, опубликованные в журнале Nature Microbiology , имеют потенциальные практические применения в аквакультурной промышленности, позволяя понять способы ингибирования токсических водорослевых инфекций.

Данное исследование представляет собой международное сотрудничество, возглавляемое Сиднейским технологическим университетом по изменению климата (UTSC3) и учеными VIB-Ghent University совместно с Университетом Квинсленда. Доктор Мишель Фабрис, соавтор и научный сотрудник CSIRO Synthetic Biology Future Science Platform из UTSC3, говорит, что интерес команды был вызван более ранними исследованиями, предполагающими, что у некоторых видов микроводорослей может скрываться новый альтернативный фермент для биосинтеза стероидов.

«Стерины являются необходимыми компонентами всех эукариотических клеток. Без стеринов не могли бы жить растения, животные и грибы. Мы все полагаемся на один и тот же древний метаболический механизм в наших клетках, который появился более 2 миллиардов лет назад – или мы так думали», – говорит он.

Профессор Ален Гуссенс, ведущий специалист по метаболизму растений в Центре биологии систем растений VIB-UGent, говорит, что согласно учебникам по биохимии, фермент, ответственный за первый и самый важный этап биосинтеза стеролов, сквален эпоксидазу (SQE), как полагают, имел были перенесены всеми современными организмами от их общего предка.

Ведущий автор, исследователь VIB-UGent доктор Джейкоб Поллиер, говорит, что, напротив, они обнаружили, что «многие организмы используют альтернативный, совершенно другой фермент, альтернативный SQE (AltSQE). Природа придумала другой способ выполнения функции, которая является ключом к жизни. Мы пока не знаем, почему, но это имеет глубокие последствия для нашего понимания эволюции жизни, какой мы ее знаем», – говорит он.

Переосмысление общепринятого взгляда на биосинтез стероидов может также открыть потенциальные пути для борьбы с вредными токсичными водорослями и паразитарными инфекциями, которые влияют на аквакультурную индустрию, вызывая отравление морепродуктами у людей и экономический ущерб, соответственно. Хотя это и не является предметом данного исследования, открытие этого нового фермента может найти применение в этом пространстве.

«Поскольку путь стеринов является необходимой функцией для этих организмов, фермент, выполняющий ключевой шаг, может предложить новый, потенциальный переключатель уничтожения, если его правильно нацелить», – говорит доктор Фабрис.

Исследователи также обнаружили еще один сюрприз. Тот же самый ген AltSQE был обнаружен в классе морских вирусов, связанных с инфекциями и крупномасштабными отмираниями в цветении водорослей, которые могут привести к образованию облаков.

«Считается, что цветение водорослей влияет на формирование облаков и, следовательно, на климатическую систему Земли. Известно, что эти морские вирусы угнетают метаболизм стероидов из водорослей, поэтому AltSQE может сыграть важную роль в формировании морских облаков и регулировании климата», – говорит доктор Поллиер.

По материалам phys.org