Грибы, образующие плесень на пищевых продуктах, опасны. Грибы, поставляющие антибиотики, полезны. Грибы могут быть вредными патогенами. С другой стороны, они используются для производства продуктов питания или лекарств и в биоинженерии. В любом случае требуется точное понимание механизма их роста. Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) сделали большой шаг вперед: с помощью высокоэффективной световой микроскопии они наблюдали, как плесневые грибы растут в клетке. Результаты представлены в журнале Science Advances.
Как и большинство грибов, плесневые грибы являются гифальными грибами. Они состоят из нитевидных клеток, гиф, которые могут образовывать крупные сети, мицелия. Гифы толщиной около 3 мкм растут исключительно за счет направленного вытягивания своих кончиков. Они растут очень быстро, примерно на 1,5 мм в сутки. Важной задачей биологических фундаментальных исследований является понимание этого роста на молекулярном уровне, поскольку рост гиф играет важную роль как в вредном для здоровья воздействии, так и в полезном применении грибов.
В своих исследованиях исследователи пометили ключевой фермент, необходимый для построения хитинсодержащей клеточной стенки, флуоресцентным белком и наблюдали за последним в живой клетке с помощью микроскопии высокого разрешения (наноскопии). Использование сверхчувствительных камер в микроскопе позволило получить высокоскоростную визуализацию роста кончиков и транспорта отдельных везикул. Эти изображения напоминают небольшие кинофильмы и позволяют точно определить транспортную скорость везикул. Они показывают, как строительные материалы упаковываются в мельчайшие везикулы и транспортируются по волокнистым структурам клеточного скелета к кончику клетки с помощью транспортных средств, моторных белков. Моторные белки представляют собой очень маленькие наномоторы, которые прикрепляются к волокнистым структурам двумя маленькими «ножками» и ходят по этим структурам. Используя генетически модифицированные грибы, ученые также идентифицировали моторные белки, ответственные за транспорт.
Из своих наблюдений исследователи из Института прикладной физики и Института прикладных биологических наук КИТ вывели первую всестороннюю модель, описывающую, как быстро растущий кончик гифы снабжается строительным материалом. Это важный шаг к полному молекулярному пониманию процессов направленного роста клеток, говорит профессор Герд Ульрих Нинхаус из Института прикладной физики КИТ. «Выводы, сделанные в отношении гифальных грибов, имеют общее значение для биологии, поскольку они могут быть перенесены на другие клетки и организмы. С другой стороны, они открывают новые возможности для специфического воздействия на рост грибов, что важно для смягчения последствий патогенных видов. в медицине."