Tack vare gener från bakterier, en svamp kan bryta ned ett miljöskadligt kolväte - och utsätts för stor belastning i processen. Dessa anmärkningsvärda forskningsresultat, som publicerades nyligen, erhölls av en grupp från University of Natural Resources and Life Sciences, Wien (BOKU). Resultaten möjliggjordes tack vare den allra senaste utrustningen för genom- och transkriptomanalys, vars användning också är öppen för tredje part på BOKU.
Cladophialophora immunda kan vara en svamp men det är inte enbart svamp! Denna askomycet eller säcksvamp, som tillhör gruppen jästsvampar, har en mycket imponerande egenskap:den kan lätt sönderdela det miljöskadliga kolvätetoluenet. Detta gör C. immunda till ett utmärkt verktyg för biologisk sanering av mark och andra miljöer som är förorenade med kolväten. Med hjälp av de senaste sekvenseringsmetoderna och en specialutvecklad bioinformatisk pipeline, Dr Barbara Blasi och Dr Hakim Tafer från Prof. Katja Sterflingers team vid Institutionen för bioteknik (BOKU, Wien) undersökt, för första gången, exakt hur svampen gör detta. Studiens överraskande resultat, som nyligen publicerades i tidningen Vetenskapliga rapporter , avslöja att C. immunda förvärvat många gener som är nödvändiga för toluennedbrytning från bakterier och, dessutom, att nedbrytning av toluen går hand i hand med enorm stress, till vilken svampen reagerar med många reaktioner.
Snabb och pålitlig sekvensering
De häpnadsväckande fynden möjliggjordes också tack vare de allra senaste sekvenserna, som finns tillgängliga vid universitetets EQ-BOKU-kärnanläggning och också kan hyras ut till tredje part. De inkluderar en jons halvledarsekvenserare (Proton Ion Sequencer), vilket möjliggör extremt snabb sekvensering av stora volymer nukleinsyror. Detta gjorde det möjligt för BOKU -forskargruppen att få, bland annat, värdefull information om aktivering av gener under nedbrytning av toluen. Professor Sterflinger förklarar:"På detta sätt kan vi tog fram världens första transkriptomanalys av en svamp som växer på toluen. Vi kunde också visa att C. immunda har nästan alla enzymer som tidigare var associerade - från olika organismer - med toluenedbrytning. "Forskarna lyckades till och med visa att generna för dessa enzymer är grupperade i fem kluster på DNA:t . Sådana genkluster är inte ovanliga hos svampar, men detta fenomen hade inte tidigare beskrivits för de gener som spelar en viktig roll vid nedbrytning av kolväten. En jämförelse av de omfattande sekvensdata från C. immunda med andra organismer visade också tydligt att åtta gener för toluenedbrytning överfördes från bakterier till svampen tidigare.
Svampstress
När laget undersökte aktiviteten hos andra gener vars uttryck påverkades av toluennedbrytningen, ännu en överraskning väntade dem. "Trots dess förmåga att nedbryta toluen mycket effektivt, processen skapar enorm stress för C. immunda. En hel rad cellulära metaboliska processer påverkas negativt av kontakten med toluen, "förklarar professor Sterflinger. Dessa processer inkluderar grundläggande cellfunktioner som produktion och nedbrytning av aminosyror och organiska ämnen, cellandning, och speciella transportmekanismer. Forskarna kunde också visa att nedbrytning av toluen utlöser produktionen av antioxidanter och aktiverar cellavgiftningsmekanismer. Alla dessa processer är omisskännliga indikatorer på stress. "Detta tyder på att även om det kan försämra det så effektivt, C. immunda är ingen sann vän till toluen, "förklarar prof. Sterflinger." Tvärtom, den effektiva förstörelsen av toluen verkar vara en skyddande mekanism som används av svampen för att skydda den från dess skadliga effekter. "
Resultaten av studien möjliggjordes också av det framgångsrika samarbetet mellan professor Sterflingers grupp vid biotekniska institutionen och universitetets EQ-BOKU-kärnanläggning. Detta oberoende dotterbolag förvärvar och driver många bitar av stor och dyr utrustning, såsom de senaste sekvenserna och gaskromatograferna, och gör dem tillgängliga för användning av både universitetets egna forskargrupper och externa parter. Detta innebär att den senare också kan få tillgång till BOKU:s forskares expertis för komplexa mätuppgifter och hela forskningsprojekt. EQ-BOKU:s samarbete med många industriella problem och internationella forskargrupper vittnar om framgången med detta koncept, vilket också bidrar till många internationellt kända forskningsresultat vid universitetet självt.
