È stato rivelato il meccanismo della diversità chimica dei funghi termofili

I funghi termofili sono i componenti principali della flora micorrizica in una varietà di sistemi di compostaggio naturali e artificiali, tra cui paglia marcia, grano immagazzinato, segatura, materiale per la nidificazione di uccelli e animali, rifiuti urbani e materia organica autoaccumulante. I funghi termofili sono anche una potenziale fonte di prodotti naturali, che completano le librerie metaboliche di funghi e batteri mesofili.

Il gruppo di ricerca guidato dal Prof. Dott. Il dominante Thermomyces dupontii ha generato una nuova classe di alcaloidi indolici presintetizzati (PIA), che presentano le sorprendenti caratteristiche strutturali dei precursori versatili chiave da tempo proposti dei PIA complessi noti. Nei funghi mesofiti.

In questo studio, il team ha cercato di determinare perché T. dupontii produce una tale classe di PIA. Hanno preso di mira due geni P450 nel cluster genetico responsabile dei PIA, poiché il P450 può modificare e trasformare metaboliti secondari per generare metaboliti diversi e complessi. Inoltre, il significato ecologico dei geni P450 non è ancora ben compreso. Inaspettatamente, l'analisi bioinformatica ha indicato che uno dei geni P450 è un gene di fusione P450L unico che codifica due domini funzionali che erano codificati separatamente da due geni indipendenti in altri funghi.

Hanno creato un sistema termofilo CRISPR/Cas9 e creato due carenze mutanti in due geni P450. Il team ha eseguito un'analisi metabolica dettagliata e uno screening chimico e ha scoperto che due geni P450 hanno molteplici funzioni nella formazione di chelanti del ferro semplici derivati ​​​​da PIA, supportando PIA semplici in PIA complessi e producendo chelanti del ferro efficienti. Sorprendentemente, hanno osservato che il gene di fusione P450L ha un ruolo aggiuntivo nella formazione dei chelanti del ferro più complessi derivati ​​dai nuovi PIA complessi.

I ricercatori hanno anche valutato i livelli di ferro nei mutanti e hanno scoperto che le modifiche del metabolita mediate dal P450 erano coinvolte nell'aumento del ferro.²⁺ Livelli ma diluizione del ferro³⁺ livelli, portando ad alti livelli di ferro²⁺/Ferro³⁺ nei funghi termofili sottoposti a stress da freddo, che regolava il contenuto mitocondriale e la composizione lipidica dei funghi e contribuiva alla formazione di conidiofori forti e robusti, facilitando così la sopravvivenza dei funghi termofili sotto stress da freddo.

Essendo uno dei fattori fisici fondamentali e determinanti dell'ambiente, la temperatura gioca un ruolo molto importante e addirittura decisivo nella sopravvivenza e nella distribuzione degli organismi viventi sulla superficie terrestre. Con l’intensificarsi dei cambiamenti climatici globali estremi, la ricerca sull’adattamento e il controllo del cambiamento della temperatura ha attirato sempre più attenzione. Le nuove interessanti scoperte di questo studio potrebbero spiegare perché le specie Thermomyces con genomi grandi e ridotti sono in grado di sopravvivere nella biosfera dove le temperature sono spesso inferiori a quelle di crescita. Suggeriscono che i funghi non richiedono molti geni biosintetici essenziali per famiglie distinte di metaboliti e che le modifiche strutturali mediate dal P450 potrebbero soddisfare le esigenze dei funghi per la tolleranza e la sopravvivenza alle basse temperature.

“Questo studio incoraggerà gli scienziati che lavorano nel campo della diversità strutturale a scoprire le funzioni naturali della modificazione genetica e a rivelare tutti i segreti molecolari sconosciuti che possiede la diversità chimica”, ha affermato il professor Dr. Shuimei Niu.

Vedi l'articolo:

La fusione genica e la diversificazione funzionale dei geni P450 facilitano il termoadattamento innato al cambiamento di temperatura

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21501203.2024.2324993