Как протисты разрушают стенки водорослей

Исследователи под руководством доктора Себастьяна Хесса из Института зоологии Кёльнского университета изучили с помощью РНК-секвенирования экспрессию углевод-активных ферментов у одноклеточного организма Orciraptor agilis. Orciraptor — так называемый "протопластовый хищник" — питается исключительно содержимым клеток мёртвых водорослей. Для этого ему необходимо проникнуть через целлюлозную клеточную стенку жертвы. В сотрудничестве с коллегами из Центра сравнительной геномики и эволюционной биоинформатики (CGEB) в Галифаксе (Канада) учёным удалось идентифицировать возможный ключевой фермент для этого высокоспециализированного способа питания.

При контакте с клетками водорослей Orciraptor усиливает экспрессию фермента, который, судя по его генной последовательности и предсказанной 3D-структуре, способен расщеплять растительную целлюлозу. Этот фермент может помогать протисту растворять клеточные стенки водорослей. До сих пор молекулярные основы взаимодействия протопластовых хищников с их добычей были совершенно неясны. Статья "Comparative transcriptomics reveals the molecular toolkit used by an algivorous protist for cell wall perforation" в журнале Current Biology проливает свет на это явление.

Кроме того, в Orciraptor обнаружен ряд неожиданных белков, таких как хитин-связывающие белки, хитинсинтаза и несколько хитиназ. Потенциальная функция хитина или подобных биополимеров у этого лишённого оболочки жгутиконосца пока не ясна. Однако наличие этих ферментов указывает на важную физиологическую роль хитина в жизненном цикле Orciraptor.

Ферменты, разлагающие устойчивые биополимеры, такие как целлюлоза и хитин, также имеют большое технологическое и промышленное значение. В настоящее время промышленность в основном использует ферменты бактерий и грибов — традиционных организмов в микробной биотехнологии. В опубликованной работе доктор Хесс и коллеги указывают на ещё не раскрытый биотехнологический потенциал немодельных микроэукариот, таких как Orciraptor.

Orciraptor был обнаружен около десяти лет назад в бедных питательными веществами болотах и описан доктором Хессом во время его докторской работы в Институте ботаники Кёльнского университета. Существует множество других одноклеточных организмов со схожей стратегией питания, не родственных Orciraptor. В настоящее время в Институте зоологии культивируются и генетически характеризуются десятки таких организмов. Это стало возможным благодаря современным технологиям высокопроизводительного секвенирования. Однако работа с протопластовыми хищниками также требует специальных знаний по обращению с экзотическими микроорганизмами.

Учёные убеждены, что современной биологии пора вновь обратиться к разнообразию немодельных организмов. "Данные нашего исследования Orciraptor подчёркивают, насколько плодотворными будут будущие молекулярные анализы малоизученных протистов", — заявил доктор Хесс.