Biolog Paul Rowley odhalí Tajemství Killer kvasinek a Smart Fungicides

Milovníci dobrého jídla a pití všude budou překvapeni, když se to dozvědí Saccharomyces cerevisiae - druh kvasinek, který umožňuje lahodnou fermentaci nalezenou v našich oblíbených skupinách piva, chleba a vína - je chronicky infikován viry. Hodně z nich. Dokonce i někteří vědečtí pracovníci, kteří strávili svou kariéru studiem tohoto organismu, si tuto skutečnost neuvědomují, říká Paul Rowley, odborník na kvasinkové viry a odborný asistent na univerzitě v Idahu.

„V každé buňce můžete mít až devět různých typů virů infikujících buňku,“ říká Inverzní.

Je to překvapující, ale není čeho se obávat. Vaše pivo je bezpečné a kvasinky nejsou opravdu nemocné. Těchto virů se tak málo lidí věnuje, protože za většiny podmínek neučiní vše. Na rozdíl od virů, na které jsme zvyklí, se v buňce neopakují, dokud neprasknou a neumřou, což jim umožňuje přejít na nové počítače. Místo toho se šíří přes buněčný sex - když se dvě haploidní kvasinkové buňky spojí jako jedna. Viry se daří dobře, když jejich hostitelé dělají dobře, takže vlastnosti, které by ublížily hostitelskému prostředí, nejsou v jejich evoluci. Jsou to super obyčejné a téměř zcela benigní pohlavně přenosné choroby herpesu, jako je herpes, pokud by herpes občas nevypadl do svědění vředů a smrtelné rakoviny.

Zde je twist: Za velmi specifického souboru okolností, viry jdou od benigní k užitečné, vyzařující toxiny, které jsou neškodné pro infikované hostitele, ale smrtící pro některé jiné kvasinky a houby, otáčení hostitelské buňky do tzv. "Vraha kvasinek" Tím, že odstraní konkurenci, virus sám pomáhá - a proto sám - uspět.

Je to bizarní jev a vědci ho dosud zcela nepochopili. Ale kdybychom mohli odemknout tajemství těchto systémů zabijáckých kvasinek, mohlo by to změnit svět, říká Rowley.

„My v podstatě„ bijeme “bakterie, opravdu, na krátkou dobu, antibiotiky; nikdy jsme neporazili houby, “říká Rowley.„ Vždycky tam byli a vždy byli všudypřítomní v útoku na naše plodiny a naše živobytí. Miliardy dolarů plodin jsou ztraceny každý rok v důsledku buď houbové infekce před sklizní, nebo znehodnocení po sklizni.

Vycházeje z přirozeně se vyskytujících toxinů produkovaných těmito vrahovými kvasinkami, může být možné vyvinout penicilin houbového světa, jen lépe. Spíše než vyhladit všechny druhy hub v prostředí, tyto toxiny by mohly být teoreticky navrženy tak, aby se velmi specificky zaměřily na organismus, který způsobuje problémy, zatímco mikroby přispívají k zdravému ekosystému bez poškození.

Představte si účinné a cílené zbraně proti plevelům brambor, které šíří hladomor v Evropě v 19. století, nebo kaštanovou plíseň, která zabila americký kaštan na téměř vymírání ve 20. století. V dnešní době se houbové onemocnění rozšířilo do živočišné říše významným způsobem, ohrožovalo včely, netopýry a obojživelníky v mnoha částech světa s jejich vlastní existencí. Důsledky těchto ztrát na ekosystémy, dodávky potravin a lidské zdraví jsou obrovské.

Sen o inteligentních fungicidech namířených proti těmto hrozbám by mohl být dosažen v Rowleyově životě, říká. Nejdříve však musí vědci udělat takový základní experiment, který povede k lepšímu pochopení toho, jak fungují vrahové kvasinek. Brilantní věc, o těchto toxinů je, že jsou na bázi bílkovin, což znamená, že všechny triky genetického inženýrství mohou být použity k manipulaci a přizpůsobení je - vážnou výhodu.

Ale je tu dlouhá cesta. Zde je vysvětleno, jak úzká je řada okolností, aby se zabijácké kvasinky projevily jako vrah. Trvá kvasinky, které jsou infikovány určitým virem, a pak musí být virus infikován určitým satelitním virem. Je to družicový virus, který produkuje toxin, a bez všech těchto kusů v pořádku, nemáte killer droždí.

Aby bylo možné zabít droždí, musíte mít také něco, co byste měli zabít. Daný toxin bude fungovat pouze na specifických organismech - někdy dokonce i uvnitř stejného druhu, pouze určité kmeny budou zranitelné vůči danému systému kvasinkových kvasinek a vědci si ještě nejsou jisti, proč to je, nebo jak rozeznat citlivé kmeny od nezranitelný.

Pokud máte správný kvasinek a správný cílový kvasinek, nic se nestane, pokud nemáte správné podmínky prostředí; toxiny fungují pouze v úzkém rozmezí pH a teploty.

Ale pokud se vám to všechno podaří, stane se kouzlo. Rowley to demonstruje studentům a světu tím, že zakryje Petriho misku tenkou vrstvou kmene kvasinek citlivého na toxin. Na vrcholu, on maluje na kmen vraha kvasinek, řekněme, klasický icosahedral tvar virové kapsidy. Jak se kultura vyvíjí, zabijácké kvasinky by se měly dobře chovat a bránit růstu v okolních oblastech. Médium je obarveno methylenovou modří a koncentruje se v oblastech buněčné smrti, což jasně ukazuje podpis vraha.

„Miluju to,“ říká Rowley. „Často vědci nemají schopnost opravdu se ukázat, v hezké grafice, co dělají. Je to vždy gely a bezbarvé kapaliny a podobné věci. Ale to je vlastně krásný test založený na destičkách, který můžeme použít k pohledu na interakci mezi virem a hostitelem. “

Je to zábavná věda, ale může to také jednoho dne vést k revoluci v tom, jak řídíme zemědělství a životní prostředí. V budoucnu bychom my lidé mohli dokonce překonat svou posedlost sterilizací a kontrolou a rozhodnout se místo toho pozvat mikrobiální svět, vyzbrojený dobrými nástroji proti ošklivým vetřelcům.

„Houby a bakterie, vždycky najdou způsoby, jak se stát odolnými; je to jen fakt, “říká Rowley. „Existuje mnoho způsobů, jak se houby mohou stát rezistentními vůči těmto toxinům. Otázkou však je, jestli chápeme, co tyto mechanismy jsou, a můžeme s nimi také bojovat. Můžeme být chytří, jak to děláme. “