Gljive proizvode metabolite koje su ljudi koristili za poboljšanje zdravlja. Na primer, luče penicilin, koji se zatim prečišćava i koristi kao antibiotik za ljude, što dovodi do razvoja mnogih drugih antibiotika. Međutim, ekologija metabolita gljivica u mikrobnim zajednicama nije dobro shvaćena. U novoj studiji, istraživači koriste kore sira kako bi pokazali da gljivični antibiotici mogu uticati na razvoj mikrobioma. Studija je objavljena u mBio.
„Moja laboratorija je zainteresovana za to kako gljive oblikuju raznolikost mikrobnih zajednica u kojima žive. Gljive su široko rasprostranjene u mnogim mikrobnim ekosistemima, od zemljišta do naših tela, ali znamo mnogo manje o njihovoj raznolikosti i ulozi u mikrobiomima u poređenju sa šire proučavanim bakterije“, rekao je glavni istraživač nove studije dr Benjamin Volfe, vanredni profesor na Odseku za biologiju na Univerzitetu Tufts.
Njegova laboratorija proučava kako gljive komuniciraju sa drugim mikrobima u mikrobnim zajednicama, sa fokusom na interakcije gljivičnih bakterija. „Da bismo proučavali ekologiju gljiva i njihove interakcije sa bakterijama, koristimo kore sira kao model mikrobnog ekosistema da bismo razumeli ova osnovna biološka pitanja“, rekao je Volf.
Kore sira su mikrobne zajednice koje se formiraju na površinama prirodno starih sireva kao što su Brie, Taleggio i neki Čedari. Nejasni i ponekad lepljivi slojevi na površini ovih sireva su zajednice mikroba koje se razvijaju kako sir odležava. Oni polako razlažu sirnu grušu dok raste na površini i proizvode arome i pigmente koji svakom zanatskom siru daju jedinstvena svojstva.
Pre nekoliko godina, proizvođač sira obratio se Volfu sa problemom buđi: buđ je postajala obilna na površinama sireva i ometala je normalan razvoj njihove kore. Činilo se kao da kore nestaju dok je buđ upadala u njihovu pećinu sa sirom. Ova invazija plesni pružila je savršenu priliku za Volfa i njegove kolege da proučavaju ekologiju, genetiku i hemiju gljivično-bakterijskih interakcija.
Volfov tim je započeo saradnju sa laboratorijom Nensi Keler na Univerzitetu u Viskonsinu kako bi pokušao da otkrije kako ova buđ utiče na mikrobnu zajednicu kore. Hteli su da saznaju šta plesan radi mikrobima u kori i koje hemikalije kalup može da proizvodi koje bi mogle da poremete koru.
Da bi sproveli svoju studiju, istraživači su prvo izbrisali gen (laeA) u kalupu Penicillium za koji je poznato da kontroliše ekspresiju hemikalija koje gljive mogu izlučiti u svoje okruženje. Ova jedinjenja se nazivaju specijalizovani ili sekundarni metaboliti.
„Znamo da mnoge gljive mogu da proizvode metabolite koji su antibiotici jer smo ih koristili kao lekove za ljude, ali znamo iznenađujuće malo o tome kako gljivični antibiotici deluju u prirodi“, rekao je dr Volf.
„Da li gljive zaista koriste ova jedinjenja da ubijaju druge mikrobe? Kako ovi antibiotici koje proizvode gljive utiču na razvoj bakterijskih zajednica? Dodali smo naš normalan i naš penicilij obrisan sa laeA u zajednicu bakterija kore sira da vidimo da li je brisanje laeA izazvalo promene kako se razvila zajednica bakterija.“
Istraživači su otkrili da kada su izbrisali laeA, većina antibakterijske aktivnosti plesni Penicillium je izgubljena. Ovo je bilo uzbudljivo jer je omogućilo istraživačima da suze specifične regione gljivičnog genoma koji bi mogli biti odgovorni za proizvodnju antibakterijskih jedinjenja. Na kraju su uspeli da ga suze na jednu klasu jedinjenja zvanih pseurotini.
Ovo su metaboliti koje proizvodi niz gljiva za koje se pokazalo da imaju zanimljive biološke aktivnosti uključujući modulaciju imunog sistema, ubijanje insekata i inhibiciju bakterija.
Studija je prva koja pokazuje da pseurotini mogu da kontrolišu kako bakterijske zajednice koje žive sa tim gljivama rastu i razvijaju se. Pseurotini koje proizvodi penicilijum buđ u siru su snažno antibakterijski i dramatično inhibiraju određene bakterije u poređenju sa drugima (inhibirane bakterije su Staphilococcus, Brevibacterium, Brachibacterium i Psichrobacter, koje se nalaze na mnogim zanatskim sirevima). Ovo je izazvalo dramatičnu promenu u sastavu mikrobioma kore sira u prisustvu pseurotina proizvedenih od penicilijuma.
Ova studija pokazuje da antibiotici koje luče gljive mogu da kontrolišu razvoj mikrobioma. Pošto mnoge gljive proizvode slične metabolite u nizu drugih ekosistema, od ljudskog mikrobioma do ekosistema tla, istraživači očekuju da su ovi mehanizmi gljivično-bakterijskih interakcija široko rasprostranjeni.
„Naši rezultati sugerišu da neke dosadne vrste plesni u zanatskim sirevima mogu poremetiti normalan razvoj sira primenom antibiotika“, rekao je Volf. „Ova otkrića nam omogućavaju da radimo sa proizvođačima sira kako bismo identifikovali koje su plesni loše i kako da ih kontrolišemo u njihovim pećinama sa sirom. Takođe nam pomaže da shvatimo da svaki put kada jedemo zanatski sir, konzumiramo metabolite koje mikrobi koriste da se takmiče i sarađuju u zajednicama“.
