Dəniz yosunlarının kimyəvi cəhətdən mürəkkəb toksinlərini necə yaratdığını araşdırarkən, UC San Diego Scripps Okeanoqrafiya İnstitutunun alimləri biologiyada indiyədək müəyyən edilmiş ən böyük zülalı aşkar ediblər.

Yosunların mürəkkəb toksinini yaratmaq üçün təkamül etdiyi bioloji mexanizmləri aşkar edərək, yeni dərmanların və materialların inkişafının qarşısını ala biləcək kimyəvi maddələrin yığılması üçün əvvəllər naməlum strategiyaları da ortaya qoydu.

Tədqiqatçılar PKZILLA-1 adlandırdıqları zülalı tapdılar və Prymnesium parvum adlı bir yosun növünün toksinini necə əmələ gətirdiyini öyrəndilər və bu, kütləvi balıqların ölümünə səbəb olur.

Scripps Okeanoqrafiya və Skaggs Əczaçılıq və Əczaçılıq Elmləri Məktəbində birgə təyinatları olan dəniz kimyaçısı və tapıntıları təfərrüatlandıran yeni araşdırmanın böyük müəllifi Bradley Moore, “Bu, zülalların Everest zirvəsidir” dedi. “Bu, biologiyanın nəyə qadir olduğu hissimizi genişləndirir.”

PKZILLA-1, insan əzələlərində tapılan və uzunluğu 1 mikrona (0,0001 santimetr və ya 0,00004 düym) çata bilən əvvəlki rekordçu titindən 25% böyükdür.

“Science” jurnalında dərc olunmuş tədqiqat göstərir ki, bu nəhəng zülal və başqa bir super ölçülü, lakin rekord qırmayan zülal – PKZILLA-2 yosunların toksini olan iri, mürəkkəb molekul olan prymnesin istehsalının açarıdır.

Tədqiqat, prymnesinin arxasındakı kütləvi zülalları müəyyən etməklə yanaşı, Prymnesium parvum-u zülalların istehsalı üçün planla təmin edən qeyri-adi böyük genləri də aşkar etdi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1723146300&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-largest-protein-algal-toxins.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy45OSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy45OSJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjk5Il1dLDBd&dt=1723146165516&bpp=3&bdt=1199&idt=1102&shv=r20240801&mjsv=m202408050101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D8bcf1a0eb299db4a%3AT%3D1722782765%3ART%3D1723146150%3AS%3DALNI_MYcaYdsjTF9D4M7ctgnS3cs0qc0zw&eo_id_str=ID%3Df29dc86762273866%3AT%3D1722782765%3ART%3D1723146150%3AS%3DAA-AfjZCrNPyHdvWDe1YYImBU52o&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=7449598139272&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=1872&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759842%2C44795921%2C95334526%2C95334830%2C95337869%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=3225614006106072&tmod=953091185&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Prymnesin toksininin istehsalını təmin edən genlərin tapılması, toksinlərin özlərini deyil, genləri axtaran su testini asanlaşdırmaqla bu növdən olan zərərli yosun çiçəklərinin monitorinqini yaxşılaşdıra bilər.

Scrippsdəki Moore laboratoriyasında doktorluqdan sonrakı tədqiqatçı və birinci müəllif Timothy Fallon, “Zəhərin əvəzinə genlərin monitorinqi, toksinlər dövr edəndən sonra onları müəyyən etmək əvəzinə, çiçəkləri başlamazdan əvvəl tutmağa imkan verə bilər” dedi. kağızdan.

PKZILLA-1 və PKZILLA-2 zülallarının kəşfi eyni zamanda yosunların unikal və mürəkkəb kimyəvi quruluşa malik olan toksinləri yaratmaq üçün mükəmməl hüceyrə konstruksiya xəttini də açır. Bu toksinlərin necə yaradıldığına dair bu təkmilləşdirilmiş anlayış tibbi və ya sənaye tətbiqləri üçün yeni birləşmələr sintez etməyə çalışan elm adamları üçün faydalı ola bilər.

“Təbiətin kimyəvi sehrbazlığını necə təkamül etdiyini başa düşmək elmi praktiklər olaraq bizə bu fikirləri faydalı məhsullar yaratmaq üçün tətbiq etmək imkanı verir, istər bu, istər yeni xərçəng əleyhinə dərman, istərsə də yeni parça”, – Mur dedi.

Ümumiyyətlə qızıl yosun kimi tanınan Prymnesium parvum, bütün dünyada həm şirin, həm də duzlu suda tapılan suda yaşayan təkhüceyrəli orqanizmdir. Qızıl yosunların çiçəklənməsi , balıqların və digər su ilə nəfəs alan heyvanların qəlpələrini zədələyən toksin prymnesin səbəbindən balıqların ölməsi ilə əlaqələndirilir .

2022-ci ildə qızıl yosunların çiçəklənməsi Polşa və Almaniyaya bitişik Oder çayında 500-1000 ton balığın ölümünə səbəb oldu. Mikroorqanizm Texasdan Skandinaviyaya qədər olan yerlərdə akvakultura sistemlərində təxribata səbəb ola bilər.

Primnesin, Floridaya müntəzəm olaraq təsir edən əsas qırmızı gelgit toksini olan brevetoksin B və Cənubi Sakit Okean və Karib hövzəsi boyunca rif balıqlarını çirkləndirən siquatoksindən ibarət poliketid poliefirlər adlı toksinlər qrupuna aiddir . Bu toksinlər bütün biologiyada ən böyük və ən mürəkkəb kimyəvi maddələrdən biridir və tədqiqatçılar mikroorqanizmlərin bu qədər böyük, mürəkkəb molekulları necə əmələ gətirdiyini anlamaq üçün onilliklər boyu mübarizə aparıblar.

2019-cu ildən başlayaraq, Mur, Fallon və Scrippsdəki Mur laboratoriyasında postdoktorluq tədqiqatçısı və məqalənin birinci müəllifi Vikram Şende qızıl yosunların biokimyəvi və genetik səviyyədə öz toksinini necə əmələ gətirdiyini anlamağa çalışmağa başladılar.

Tədqiqatın müəllifləri qızıl yosunların genomunu ardıcıllıqla və prymnesin istehsalında iştirak edən genləri axtarmaqla başladılar. Genomun axtarışının ənənəvi üsulları nəticə vermədi, buna görə də komanda super uzun genləri tapmaqda daha bacarıqlı olan alternativ genetik axtarış üsullarına keçdi.

“Biz genləri tapa bildik və məlum oldu ki, nəhəng zəhərli molekullar yaratmaq üçün bu yosun nəhəng genlərdən istifadə edir” dedi Shende.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=2053027255&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1723146358&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-largest-protein-algal-toxins.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy45OSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy45OSJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjk5Il1dLDBd&dt=1723146165519&bpp=5&bdt=1201&idt=1188&shv=r20240801&mjsv=m202408050101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D8bcf1a0eb299db4a%3AT%3D1722782765%3ART%3D1723146150%3AS%3DALNI_MYcaYdsjTF9D4M7ctgnS3cs0qc0zw&eo_id_str=ID%3Df29dc86762273866%3AT%3D1722782765%3ART%3D1723146150%3AS%3DAA-AfjZCrNPyHdvWDe1YYImBU52o&prev_fmts=0x0%2C540x135&nras=1&correlator=7449598139272&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=3931&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=1000&eid=44759876%2C44759927%2C44759842%2C44795921%2C95334526%2C95334830%2C95337869%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=3225614006106072&tmod=953091185&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C1440%2C860%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=2&fsb=1&dtd=M

PKZILLA-1 və PKZILLA-2 genlərinin yerləşdirilməsi ilə komanda, genlərin onları toksin istehsalına bağlamaq üçün nə yaratdığını araşdırmalı idi. Fallon, komandanın notlar kimi genlərin kodlaşdırma bölgələrini oxuya bildiyini və onları zülalı meydana gətirən amin turşularının ardıcıllığına çevirə bildiyini söylədi.

Tədqiqatçılar PKZILLA zülallarının bu birləşməsini tamamlayanda onların ölçüsünə heyran qaldılar. PKZILLA-1 zülalı 4,7 meqadaltonluq rekord qıran kütləyə çatdı, PKZILLA-2 isə 3,2 meqadaltonda çox böyük idi. Əvvəlki rekordçu Titin 3,7 meqadaltona qədər ola bilər – tipik bir zülaldan təxminən 90 dəfə böyük.

Əlavə sınaqlar qızıl yosunların həqiqətən həyatda bu nəhəng zülalları istehsal etdiyini göstərdikdən sonra komanda zülalların toksin prymnesinin hazırlanmasında iştirak edib-etmədiyini öyrənməyə çalışdı. PKZILLA zülalları texniki cəhətdən fermentlərdir, yəni kimyəvi reaksiyalara başlayırlar və komanda qələmlər və bloknotlar vasitəsilə iki fermentin gətirdiyi 239 kimyəvi reaksiyanın uzun ardıcıllığını yerinə yetirdi.

“Son nəticə prymnesinin strukturu ilə mükəmməl uyğunlaşdı” dedi Shende.

Mur bildirib ki, qızıl yosunların öz toksinini yaratmaq üçün istifadə etdiyi reaksiyalar kaskadının ardınca təbiətdə kimyəvi maddələr hazırlamaq üçün əvvəllər məlum olmayan strategiyalar aşkar edilib. “Ümid odur ki, təbiətin bu mürəkkəb kimyəvi maddələri necə yaratdığına dair bu biliyimizi laboratoriyada sabahın dərmanları və materialları üçün yeni kimyəvi imkanlar açmaq üçün istifadə edə bilərik” dedi.

Prymnesin toksininin arxasındakı genlərin tapılması qızıl yosunların çiçəklənməsi üçün daha səmərəli monitorinq aparmağa imkan verə bilər. Bu cür monitorinq, COVID-19 pandemiyası zamanı tanış olan PCR testlərinə bənzər PKZILLA genlərini ətraf mühitdə aşkar etmək üçün testlərdən istifadə edə bilər. Təkmilləşdirilmiş monitorinq hazırlığı artıra və çiçəklənmənin baş vermə ehtimalını artıran şərtlərin daha ətraflı öyrənilməsinə imkan verə bilər.

Fallon, komandanın kəşf etdiyi PKZILLA genlərinin, prymnesinin bir hissəsi olduğu polieter qrupunda hər hansı dəniz toksininin istehsalı ilə səbəbli əlaqədə olan ilk genlər olduğunu söylədi.

Bundan sonra tədqiqatçılar PKZILLA genlərini tapmaq üçün istifadə etdikləri qeyri-standart yoxlama üsullarını polieter toksinləri istehsal edən digər növlərə tətbiq etməyə ümid edirlər.

Əgər onlar hər il 500.000-ə qədər insana təsir göstərə bilən siquatoksin kimi digər polieter toksinlərin arxasında olan genləri tapa bilsələr , bu, əhəmiyyətli qlobal təsirləri olan bir sıra digər zəhərli yosun çiçəkləri üçün eyni genetik monitorinq imkanlarını açacaq.

Daha çox məlumat: Timothy R. Fallon et al, Nəhəng dəniz polieter toksinlərinin biosintezində nəhəng poliketid sintaza fermentləri, Elm (2024). DOI: 10.1126/science.ado3290 . www.science.org/doi/10.1126/science.ado3290

Jurnal məlumatı: Elm 

Kaliforniya Universiteti – San Dieqo tərəfindən təmin edilmişdir