W glonowych fabrykach toksyn pracują białka jak Godzilla

Zaledwie kilka lat upłynęło od odkrycia glonu Prymnesium parvum (tzw. złotej algi) do stwierdzenia, że jego obecność powoduje pomory ryb w stawach. Zanim jednak zidentyfikowano odpowiedzialną za to toksynę, minęło pół wieku. Nazwano ją prymnezyną. Po kolejnych kilkunastu latach odkryto jednak toksyczne szczepy, które jej nie wytwarzają, co doprowadziło do identyfikacji nowego typu prymnezyn, określonego jako B. Obecnie znane są trzy grupy prymnezyn – A, B i C. Ich dokładna budowa nie zawsze jest znana, a obecność w środowisku stwierdza się na podstawie śladów w określonych punktach chromatogramów.

Prymnezyna-1 z typu A jest złożonym związkiem organicznym zaliczanym do polieterów. Składa się z wielu pierścieni węglowych, tworzących cząsteczkę o budowie porównywanej do drabiny. Jej łańcuch zawiera 90 atomów węgla, do których doczepione są atomy wodoru, chloru, azotu i tlenu. Z innego punktu widzenia prymnezynę-1 zalicza się do poliketydów.

Do poliketydów należą liczne związki wytwarzane przez grzyby i bakterie, w tym antybiotyki i statyny. Ze względu na ich rolę w medycynie, synteza tych związków przez te organizmy jest dobrze poznana. W laboratoriach farmaceutycznych wykorzystuje się je do produkcji nowych związków. Natomiast synteza u glonów wciąż kryje wiele tajemnic. Ze względu na skomplikowaną budowę poliketydów, nawet znacznie krótszych niż prymnezyny, enzymy syntetyzujące poliketydy (syntazy poliketydowe, PKS) składają się z modułów odpowiedzialnych za poszczególne etapy syntezy. Ponadto z reguły jeden poliketyd jest syntetyzowany przez kompleks syntaz. Przykładowo, erytromycynę wytwarza kompleks trzech PKS, z których każda jest dużym białkiem, zbudowanym z ponad 3 tys. aminokwasów.

Według dotychczasowej wiedzy, u glonów poliketydy są syntetyzowane przez pojedyncze PKS, które w związku z tym są bardzo dużymi białkami. Największa dotąd znana PKS to PKS1, wytwarzana przez zielenicę Chlamydomonas reinhardtii. Waży ok. 2,3 MDa, a gen ją kodujący liczy 83 tysiące par zasad. PKS1 uczestniczy w syntezie poliketydu biorącego udział w budowie ściany komórkowej. Badacze toksyn glonowych przypuszczali, że PKS odpowiedzialne za ich syntezę są jeszcze większe, ale przez lata nie udało się tego potwierdzić. Znano poszczególne moduły, ale nie znano ich połączenia.

Ostatnio, dzięki nowym metodom laboratoryjnym, udało się potwierdzić, że PKS odpowiedzialna za syntezę prymnezyny-1 jest naprawdę dużym białkiem. Właściwie są to dwa białka. Większe waży 4,7 MDa, drugie 3,2 MDa. PKS1 była nazywana gigantycznym białkiem, więc dla PKS odpowiedzialnych za syntezę prymnezyny zaczyna brakować odpowiednich epitetów. Biochemicy nawiązali do filmowego potwora i nazwali je PKZilla-1 i PKZilla-2. PKZilla-1 zbudowana jest z ponad 45 tys. aminokwasów, bijąc o jedną czwartą rekord największego dotąd znanego białka – występującej w mięśniach ssaków tytyny. Jej gen liczy ponad 136 tys. par zasad.

Ten rekord może nie utrzymać się długo. Badacze wybrali Prymnesium parvum i prymnezynę-1, bo są to stosunkowo proste do badania obiekty. Przetarłszy szlaki, być może spróbują zbadać PKS toksycznych bruzdnic, których genomy są wielokrotnie większe, a toksyny zbudowane są z dłuższych łańcuchów. Ponadto, odkryte mechanizmy mogą posłużyć do biotechnologicznej syntezy białek o nieznanych dotąd rozmiarach i właściwościach.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.