Некоторые грибы производят длинноцепочечные ненасыщенные карбоновые кислоты в качестве химической защиты от личинок насекомых. Как выяснили немецкие ученые, биосинтез этих полиенов зависит только от одного фермента. В журнале Angewandte Chemie они сообщают о беспрецедентной множественной активности фермента по смещению двойных связей, который является представителем еще не охарактеризованной филогенетической клады поликетидсинтаз.
Грибы питаются мертвым растительным материалом и, таким образом, играют важную роль в круговороте углерода. Но сами они питаются, например, личинками насекомых и многими другими обитателями леса. Чтобы защитить себя, грибы и грибки разработали обширный арсенал химического оружия. Если, например, мицелий ложного турецкого гриба повреждается укусом личинки, образуются полиеновые соединения, воздействующие на личинок путем торможения окукливания. Биосинтез этих полиенов идет по очень уникальному и ранее не открытому пути, как обнаружили Дирк Хоффмайстер и его команда из Йенского университета им. Фридриха Шиллера, Германия.
Гриб, получивший название BY1, при повреждении вырабатывает две различные ненасыщенные карбоновые кислоты с разветвленной цепью. В отличие от большинства известных полиенов, защитные полиены BY1 не состоят из хорошо известных изопреновых строительных блоков, которые, например, образуют молекулярный скелет натурального каучука. Вместо этого у них есть поликетидное тело, обычный класс вторичных натуральных продуктов, с набором сопряженных двойных связей. Эти двойные связи сдвинуты на один атом углерода по отношению к ацетатным звеньям, строительным блокам молекулы. Было неизвестно, как биосинтезу удается такое количество сдвигов в одной молекуле.
В BY1 фермент, ответственный за эти сдвиги, представляет собой одну единственную поликетидсинтазу (PKS), как выяснили ученые. Такие ферменты производят большое разнообразие природных продуктов в растениях и грибах, но наблюдаемый здесь механизм необычен. Хоффмайстер и его коллеги утверждают, что это было «первое наблюдение индуцированной травмой экспрессии гена PKS и беспрецедентного сдвига множества двойных связей, катализируемого одной PKS». Таким образом, один-единственный фермент действует как хозяин оружия.
Ученые идентифицировали этот фермент как часть отдельной, еще неизученной филогенетической клады среди ферментов PKS грибов. Чтобы подтвердить эту классификацию, они воссоздали ген BY1 PKS в модельном грибе Aspergillus niger. Как следствие, эта модифицированная форма производила обе полиенкарбоновые кислоты BY1. Авторы предполагают, что эта защитная стратегия для создания необычного полиена является широко распространенным механизмом грибов.