Zmniejszona podatność mikroorganizmów (grzybów i bakterii) na
advertisement
Nr wniosku: 174051, nr raportu: 14804. Kierownik (z rap.): dr Delfina Popiel Zmniejszona podatność mikroorganizmów (grzybów i bakterii) na substancje toksyczne jest efektem wielu powiązanych mechanizmów usuwania, rozkładu lub tolerancji obecności niekorzystnych związków w środowisku. Istotnym składnikiem odporności jest aktywność transporterów – znajdujących się w błonie komórkowej białek zdolnych do przenoszenia różnych cząsteczek toksycznych na zewnątrz komórki. Przedmiotem naszych badań był wkład transporterów błonowych w odporność, atakujących rośliny, grzybów z rodzaju Fusarium na sztuczne (i naturalne) substancje toksyczne. Analizowano sekwencje, strukturę, powiązania ewolucyjne oraz zmiany aktywności genów kodujących różne tego typu białka. W trakcie badań nie stwierdzono typowych zmian w DNA wiązanych z odpornością na fungicydy w innych gatunkach grzybów, zidentyfikowano jednak szereg transporterów odpowiedzialnych za eksport szkodliwych substancji. W szczególności, różnice we wrażliwości różnych szczepów grzyba na substancje toksyczne udało się powiązać z działaniem transporterów PDR (pleiotropic drug resistance). Geny kodujące białka PDR specyficznie i silnie reagowały na dodatek substancji toksycznych, a zmiany sekwencji działającego prawidłowo białka silnie obniżały odporność komórek grzyba na stosowane często w rolnictwie fungicydy azolowe. Zgromadzone wyniki analiz porównawczych pozwalają również scharakteryzować rolę transporterów fungicydów w spokrewnionych ale niechorobotwórczych gatunkach grzybów. Wykorzystując uzyskane na fuzariach rezultaty, udało się wykazać że szczepy z rodzaju Trichoderma, będące bardzo ważnym czynnikiem biokontroli patogenów grzybowych, istotną odporność na fungicydy azolowe zawdzięczają w dużym stopniu aktywności obecnego również u nich transportera. Niezwykle interesującym elementem aktywności transporterów są ewolucyjne związki pomiędzy transporterami substancji toksycznych oraz zmiany przyczyniające się do zróżnicowania sposobów ich działania. Nasze badania pokazały że naturalne toksyny fuzaryjne mogą kształtować interakcje między różnymi patogenami z tego rodzaju, stanowiąc sygnał dla uruchomienia biosyntezy własnych związków grzybobójczych lub zmiany wzorców wzrostu. Interakcje te przypominają model 'papier-kamień-nożyce' w którym producenci toksyn wygrywają ze szczepami wrażliwymi, szczepy oporne wygrywają z producentami, a szczepy wrażliwe radzą sobie z opornymi. Jednocześnie, udało się pokazać jak odporność na toksyny była w odległej przeszłości wspomagana przez zmiany regulacji genów. Odporne na trichoteceny szczepy nieprodukującego tych toksyn gatunku Fusarium oxysporum zostały bowiem pozbawione hamującego aktywność w innych szczepach sprzężenia ekspresji genu ze zmianami środowiskowego pH. Nasze badania pokazały i potwierdziły więc kluczową rolę pomp błonowych, począwszy od ich odpowiedzialności za oporność wielolekową, poprzez adaptację do środowisk zanieczyszczonych toksynami a skończywszy na pomocy w zwalczaniu istotnych patogenów roślin uprawnych.
