Cercetătorii descoperă calea de autodistrugere a drojdiei

Celulele unor specii de drojdie suferă ceea ce pare a fi un proces de autodistrugere în urma anumitor tipuri de stres, potrivit unui nou studiu realizat de cercetătorii de la Școala de Sănătate Publică Johns Hopkins Bloomberg.

Descoperirile sugerează că aceste organisme unicelulare, considerate a fi printre cele mai timpurii forme de viață, au mecanisme programate sau reglate de moarte celulară, precum cele despre care se știe că funcționează la animale și la alte organisme complexe. Viitoarele medicamente pentru tratarea drojdiei și a altor infecții fungice ar putea viza astfel de mecanisme, spun cercetătorii.

Studiul este publicat pe 12 aprilie în Rapoarte de celule.

„Acesta este un domeniu interesant al biologiei care a fost neglijat și ar putea oferi noi strategii puternice pentru uciderea ciupercilor patogene – nu doar în domeniul medicinei umane, ci și în agricultură și medicina veterinară”, spune autorul principal al studiului, J. Marie Hardwick, profesor la Departamentul de Microbiologie Moleculară și Imunologie de la Școala Bloomberg.

„Sper că acest lucru îi va stimula pe oamenii de știință să se intereseze de acest domeniu al biologiei fungice. Este destul de surprinzător cât de mult timp s-a ascuns această parte a biologiei din punctul nostru de vedere”.

J. Marie Hardwick

Profesor, Departamentul de Microbiologie Moleculară și Imunologie

Mecanismele de „moarte celulară programată” sau „moarte celulară reglată” sunt bine cunoscute în celulele animale. De obicei, activate de anumite tipuri de stres sau de deteriorare a unei celule, ele provoacă distrugeri suplimentare, de obicei fatale, a celulei – chiar dacă celula ar fi supraviețuit altfel. Se crede că astfel de mecanisme au evoluat ca forme primordiale de „altruism”, permițând sacrificarea celulelor deteriorate și probabil disfuncționale, potențial canceroase pentru a proteja organismul mai larg. Într-adevăr, cancerele își îmbunătățesc adesea creșterea și supraviețuirea prin dezamorsarea acestor mecanisme de autodistrugere, dintre care cel mai cunoscut este numit apoptoză. Mai multe medicamente pentru cancer aprobate și experimentale funcționează prin inducerea apoptozei.

Oamenii de știință au presupus în linii mari că astfel de mecanisme de moarte celulară sunt prezente doar în organisme mai complexe ale căror celule sunt mai clar interdependente și aparțin unei structuri organismului mai mare. Cu toate acestea, în ultimii ani, au apărut dovezi că unele bacterii și chiar unele forme multicelulare, structurate de ciuperci, au și ele propriile lor mecanisme.

În noul studiu, echipa lui Hardwick, inclusiv primul autor Zachary Stolp, doctorand la Școala Bloomberg în timpul studiului, a găsit prima dovadă solidă a unuia dintre aceste mecanisme în drojdie, care sunt ciuperci unicelulare – ciuperci care există ca colecții nestructurate de celule.

Inițial, cercetătorii au observat că un scurt tratament termic de Saccharomyces cerevisiaeun organism model mult studiat, folosit în fabricarea berii și coacerii, ucide doar câteva celule de drojdie și numai după o întârziere de câteva ore, sugerând că căldura declanșează o secvență de evenimente care favorizează moartea celulelor.

Apoi, au supus celulele de drojdie la tratament termic după eliminarea sistematică a genelor individuale de drojdie. Ei au descoperit că, atunci când anumite gene erau absente, celulele de drojdie erau mult mai puțin probabil să moară din cauza tratamentului, iar acele celule care au murit au pierit mai lent. Acest lucru a indicat din nou posibilitatea ca un proces distinct de moarte celulară, bazat pe gene-cheie, să fie la lucru.

Oamenii de știință au legat genele rezistente la moarte de un complex de patru proteine ​​din celulele de drojdie numit AP-3. Ei au confirmat în experimente ulterioare că atunci când AP-3 este intact, celulele mor într-un mod normal în urma tratamentului termic, dar celulele sunt relativ cruțate atunci când AP-3 nu este intact și nu poate funcționa.

În celulele de drojdie, AP-3 funcționează în mod normal ca un purtător al diferitelor proteine ​​în compartimente asemănătoare baloanelor numite vacuole. Acide și pline cu enzime care distrug proteinele, vacuolele digeră proteinele nedorite, permițând depozitarea și reciclarea blocurilor lor moleculare. Cercetătorii au găsit dovezi puternice că anumite proteine ​​transportate în vacuole de AP-3 în orele anterioare tratamentului termic sunt transformate de stresul termic într-un mod care dăunează vacuolelor, făcându-le să-și scurgă conținutul coroziv, care distrug în curând celula de drojdie din jur. .

Fără livrarea acestor mărfuri mortale de către AP-3, totuși, acest proces nu are loc și este mult mai probabil ca celula să supraviețuiască.

Cercetătorii au arătat că același proces de moarte celulară pare să aibă loc atunci când celulele S. cerevisiae sunt expuse la doze modeste de alți doi factori de stres, acid acetic și peroxid de hidrogen, deși, din nou, procesul este prevenit și celulele devin mai probabil să supraviețuiască atunci când AP-3 este absent. De asemenea, au arătat că nu numai S. cerevisiae, ci și drojdia care provoacă boli Cryptococcus neoformanscare contribuie la sute de mii de decese în întreaga lume anual, rezistă efectelor letale ale unor astfel de factori de stres atunci când AP-3 este absent.

Hardwick spune că laboratorul ei încă lucrează pentru a determina exact care dintre încărcăturile de proteine ​​ale AP-3 sunt responsabile pentru acest mecanism de moarte celulară și care alte specii de ciuperci ar putea avea mecanismul. Dar, deocamdată, descoperirile indică faptul că unele specii de drojdie au cel puțin o cale reglementată, dependentă de AP-3, de moarte celulară. Acest lucru reprezintă un progres în înțelegerea biologiei drojdiilor și a altor ciuperci și indică posibilitatea dezvoltării unor tratamente care să îmbunătățească sau să exploateze în alt mod aceste căi pentru a ucide ciupercile care cauzează boli.

„Sper că acest lucru îi va stimula pe oamenii de știință să se intereseze de acest domeniu al biologiei fungice”, spune Hardwick. „Este destul de surprinzător cât de mult timp s-a ascuns această parte a biologiei de viziunea noastră”.

Leave a Comment

Your email address will not be published.