Как грибы вырабатывают мощные токсины, которые могут загрязнять пищу

Пища, зараженная грибками, в лучшем случае может причинять неудобства, а в худшем - представлять угрозу для жизни. Но новые исследования показывают, что удаление всего одного белка может привести к накоплению некоторых грибковых токсинов, и это потенциально хорошая новость для безопасности пищевых продуктов.

Некоторые грибы вырабатывают токсичные химические вещества, называемые микотоксинами, которые не только портят пищу, такую как зерновые, но и могут вызвать у нас тошноту. Афлатоксины, один из наиболее опасных видов микотоксинов, могут вызывать рак печени и другие проблемы со здоровьем у людей.

“Это молчаливый враг”, - говорит исследователь грибов Озгур Байрам из Университета Мейнута в Ирландии, потому что большинство людей не замечают, когда такие продукты, как кукуруза или пшеница, портятся.

В течение многих лет исследователи знали, что некоторые грибы вырабатывают эти токсины, но не знали всех подробностей. Теперь Байрам и его коллеги определили группу белков, ответственных за включение выработки микотоксинов. Генная инженерия гриба Aspergillus nidulans для удаления даже одного из белков предотвращает образование токсинов, сообщают исследователи в выпуске журнала Nuclear Acids Research от 23 сентября.

“Существует длинная цепочка генов, которые участвуют в производстве белков, которые каскадом приводят к образованию различных микотоксинов”, - говорит Фелиция Ву, эксперт по безопасности пищевых продуктов из Мичиганского государственного университета в Ист-Лансинге, которая не участвовала в исследовании.

По словам Байрама, недавно идентифицированные белки действуют как ключ, который заводит машину. Исследователи хотели выяснить, как удалить ключ и предотвратить прохождение пускового сигнала, что означает, что токсины не будут вырабатываться в первую очередь.

Байрам и его команда идентифицировали белки в A. nidulans, обнаружив, что четыре белка объединяются, образуя ключ. Исследователи генетически сконструировали гриб таким образом, чтобы он удалял каждый белок по очереди. Команда обнаружила, что когда какой-либо из четырех белков отсутствует, ключ не запускает воспламенение микотоксина.

По словам Байрама, в другом исследовании, которое еще не было опубликовано, дезактивация той же группы белков у близкородственного гриба A. flavus, который может продуцировать афлатоксины, предотвращает выработку этих токсинов. “Итак, это большой успех, потому что мы видим, что по крайней мере два гриба с одинаковым [белковым] комплексом выполняют одну и ту же работу”.

По словам Ву, новая работа “основывается на результатах исследований, которые проводились в течение десятилетий", чтобы предотвратить грибковое загрязнение пищевых продуктов. Для борьбы с таким загрязнением уже используется ряд методов. Например, поскольку не все штаммы A. flavus продуцируют афлатоксины, один из способов предотвратить заражение - посадить нетоксичные штаммы на полях кукурузы и арахиса, объясняет Ву. Эти грибы размножаются и могут помочь предотвратить распространение других токсичных штаммов.

Это исследование является одним из нескольких способов, которыми исследователи используют генную инженерию, чтобы попытаться бороться с этими токсинами в пище (SN: 3/10/17). Одним из будущих применений нового исследования может стать генетическая модификация гриба, вырабатывающего токсины, а затем, возможно, его использование на сельскохозяйственных культурах и в других местах. “В принципе, мы можем предотвратить загрязнение афлатоксином пищевых продуктов, например, в полевых условиях, даже на складах, где наблюдается сильное загрязнение”, - говорит Байрам.

Подсчитано, что грибы и грибоподобные организмы, известные как водяная плесень, ежегодно уничтожают треть мировых продовольственных культур. По оценкам Байрама, если бы это загрязнение можно было предотвратить, сэкономленных продуктов питания хватило бы, чтобы накормить 800 миллионов человек в 2022 году.

Новое исследование - хорошее начало, говорит Ву, но все равно будет “нелегко попытаться понять, как его можно использовать в сельскохозяйственных целях”. Неясно, насколько масштабируема эта технология, говорит она, и добиться от регулирующих органов США одобрения использования генетически модифицированных грибов на ключевых продовольственных культурах может оказаться непросто.