Большинство грибов — достаточно мирные организмы, однако менее 0,5% видов являются хищными. Некоторые из них используют смертоносные токсины, чтобы убивать насекомых, другие образуют специальные петли и капли липкого вещества для ловли мелких червей-нематод и их последующего умерщвления.
Так называемый устричный гриб (вёшенка обыкновенная) является хищным грибом. Он ловит и переваривает червей-нематод, таким образом насыщая организм азотом (фото Rosser1954 Roger Griffith/Wikimedia Сommons).
Доктор Мишель Данстон (Michelle Dunstone) из Университета Монаша в Мельбурне (Австралия) обнаружила, что в арсенале съедобного устричного гриба, или вёшенки (Pleurotus ostreatus), содержится белок плевротолизин.
Этот протеин принадлежит к группе водорастворимых белков, которые, попадая на поверхность клетки жертвы гриба, образуют пору в её мембране. Через неё в клетку попадают другие смертоносные вещества, насекомое умирает.
Отдельные молекулы белка связываются вместе в кольца (по 13 молекул) на поверхности клетки-мишени. После того как кольцо будет выстроено, каждая молекула начинает проникать сквозь клеточную мембрану, вырезая отверстие диаметром в 8 нанометров. Само отверстие не убивает клетку, но через него внутрь проникают другие смертоносные молекулы, которые заканчивают работу белков.
Данстон и её коллеги выяснили, какие изменения происходят с этим белком, чтобы лучше разобраться в процессе. Они замораживали белок на различных этапах и изучали получаемые структуры под электронным микроскопом и с помощью синхротронного излучения. Команда также разработала дополнительные белки, которые останавливали молекулы плевротолизина на какой-либо стадии сборки кольца, чтобы лучше изучить процесс.
Как оказалось, особенно важным для этого процесса является один конкретный участок белка под названием TMH2. Он позволяет молекулам белка "прожечь" мембрану.
Отметим, что все эти сложные манипуляции с белками производились биологами не только ради получения знаний о смертоносном оружии хищных грибов. Исследователи считают, что новая информация поможет лучше понять работу подобных белков и у других видов.
Молекулы белка плевротолизина собираются в кольцо и "прожигают" пору в мембране клетки жертвы гриба (иллюстрация Monash University).
Организм человека использует свою версию плевротолизина (перфорин) для борьбы с некоторыми патогенами. Соответственно, информация о работе этого белка может помочь в борьбе со многими заболеваниями людей.
Так, манипуляции с перфорином позволяют предотвратить ошибочную атаку иммунитета на "невинные" клетки собственного организма, а значит, остановить запуск аутоимунных состояний. Управление бактериальными версиями плевротолизина, например, белками листерий и стрептококков, могло бы помочь в борьбе с бактериальным менингитом и пневмонией.
Правда, по словам Данстон, плевротолизин хоть и является хорошим вариантом для изучения поведения подобных белков, однако он гораздо проще подобных белков, содержащихся в организме человека.
В любом случае, исследователи надеются, что изучение этого механизма откроет путь к созданию новых лекарственных препаратов и медицинских инструментов.
В перспективе на основе такого рода исследований может быть разработан молекулярный процесс, который ослабит иммунный ответ людей с аутоимунными заболеваниями и предотвратит возникновение таких недугов, как листериоз, малярия и поражения печени.
Белки хищных грибов и их аналоги также могут принести пользу генной инженерии, наноинженерии и даже сельскому хозяйству в борьбе с вредителями, что снизит потребность в опасных для насекомых и человека пестицидах.
