Стероиды являются важными молекулами для жизни во всех сложных организмах, таких как животные и растения. Исследователи из Центра системной биологии растений VIB-UGent, Кластера изменения климата Сиднейского технологического университета и Университета Квинсленда обнаружили новый центральный фермент в пути биосинтеза стероидов у некоторых современных организмов. Это может не только привести к эволюционному «переосмыслению», но и открыть новые способы борьбы с токсичными водорослями в аквакультуре. Их выводы были опубликованы в журнале Nature Microbiology..
Растущая доступность инструментов редактирования генома, таких как CRISPR/Cas9, дает ученым беспрецедентный доступ ко многим внутренним метаболическим процессам, которые развивались в течение миллиардов лет, формируя древо жизни. По словам ученых, новое исследование путей биосинтеза стероидов в группе микроводорослей, называемых диатомовыми водорослями, побуждает переосмыслить ключевые эволюционные аспекты жизни эукариот.
Знание лежащего в основе естественного метаболизма диатомовых водорослей необходимо для разработки стратегий синтетической биологии и метаболической инженерии для растущего сектора биотехнологий. Кроме того, результаты, опубликованные в журнале Nature Microbiology, могут иметь потенциальное практическое применение в аквакультурной индустрии, предоставляя информацию о способах ингибирования токсических инфекций водорослей.
Исследование представляет собой международное сотрудничество под руководством Кластера изменения климата Сиднея Технологического университета (UTSC3) и ученых VIB-Гентского университета совместно с Университетом Квинсленда.
Доктор Мишель Фабрис, соавтор и научный сотрудник CSIRO Synthetic Biology Future Science Platform в UTSC3, говорит, что интерес команды был вызван более ранними исследованиями, предполагающими, что новый альтернативный фермент для биосинтеза стероидов может «скрываться» в некоторых видах микроводорослей..
Стеролы являются важными компонентами всех эукариотических клеток. Без стеролов растения, животные и грибы не могли бы жить. Мы все полагаемся на один и тот же древний метаболический механизм в наших клетках, возникший более двух миллиардов лет назад. Или так мы и думали», - говорит он.
Профессор Ален Гуссенс, ведущий специалист по метаболизму растений Центра системной биологии растений VIB-UGent, говорит, что, согласно учебникам по биохимии, фермент, ответственный за первый и самый важный этап биосинтеза стеролов, скваленэпоксидаза, SQE, считалось, что все современные организмы унаследовали их от общего предка.
Ведущий автор, исследователь VIB-UGent доктор Джейкоб Поллиер говорит, что, наоборот, они обнаружили, что «многие организмы используют альтернативный, совершенно другой фермент, альтернативный SQE (AltSQE)».
Природа придумала другой способ выполнения функции, которая является ключевой для жизни. Мы пока не знаем, почему, но это оказывает глубокое влияние на наше понимание эволюции жизни, какой мы ее знаем., - говорит он.
Переосмысление принятого взгляда на биосинтез стероидов может также открыть потенциальные пути для борьбы с вредными токсичными водорослями и паразитарными инфекциями, которые влияют на аквакультурную отрасль, вызывая отравление морепродуктами у людей и экономический ущерб, соответственно. Хотя открытие этого нового фермента не является предметом данного исследования, оно может найти применение в этой области.
«Поскольку стероловый путь является необходимой функцией для этих организмов, фермент, выполняющий ключевой этап, может предложить новый, потенциальный «выключатель», если его правильно нацелить», - говорит доктор Фабрис.
Исследователи обнаружили еще один сюрприз. Тот же самый ген AltSQE был обнаружен в классе морских вирусов, связанных с инфекциями и массовым вымиранием цветков водорослей, что может привести к образованию облаков.
Считается, что цветение водорослей влияет на формирование облаков и, следовательно, на климатическую систему Земли. Известно, что эти морские вирусы нарушают метаболизм стероидов водорослей, поэтому AltSQE может играть важную роль в формировании морских облаков и регулировании климата, - говорит доктор Поллиер.