Τα ευρήματα θα μπορούσαν να ενισχύσουν τις προσπάθειες παρακολούθησης για επιβλαβή άνθηση φυκιών και να ξεκλειδώσουν τη δυνατότητα για νέα φάρμακα.
Ενώ προσπαθούν να ανακαλύψουν πώς τα θαλάσσια φύκια δημιουργούν τις χημικά πολύπλοκες τοξίνες τους, οι επιστήμονες στο Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας Scripps του UC San Diego ανακάλυψαν τη μεγαλύτερη πρωτεΐνη που έχει αναγνωριστεί μέχρι σήμερα στη βιολογία. Στη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Science οι ερευνητές βρήκαν την πρωτεΐνη, την οποία ονόμασαν PKZILLA-1, ενώ μελέτησαν πώς ένα είδος φύκης που ονομάζεται Prymnesium parvum παράγει την τοξίνη του, η οποία είναι υπεύθυνη για τη μαζική θανάτωση των ψαριών.
Αποκαλύπτοντας τον βιολογικό μηχανισμό που τα φύκια εξελίχθηκαν για να φτιάξουν την περίπλοκη τοξίνη τους αποκάλυψαν επίσης άγνωστες μέχρι τώρα στρατηγικές για τη συναρμολόγηση χημικών ουσιών, οι οποίες θα μπορούσαν να ξεκλειδώσουν την ανάπτυξη νέων φαρμάκων και υλικών. Το PKZILLA-1 είναι 25% μεγαλύτερο από την τιτίνη, τον προηγούμενο κάτοχο του ρεκόρ, που βρίσκεται στους ανθρώπινους μύες και μπορεί να φτάσει το 1 micron σε μήκος (0,0001 εκατοστό ή 0,00004 ίντσες).
Η μελέτη υπογραμμίζει ότι αυτή η γιγάντια πρωτεΐνη και μια άλλη υπερμεγέθης πρωτεΐνη, PKZILLA-2, είναι το κλειδί για την παραγωγή της prymnesin, το μεγάλο, πολύπλοκο μόριο που είναι η τοξίνη των φυκιών. Εκτός από τον εντοπισμό των τεράστιων πρωτεϊνών πίσω από την prymnesin, η μελέτη αποκάλυψε επίσης ασυνήθιστα μεγάλα γονίδια που παρέχουν στο Prymnesium parvum το σχέδιο για την παραγωγή των πρωτεϊνών. Η εύρεση των γονιδίων που υπόκεινται στην παραγωγή της τοξίνης prymnesin θα μπορούσε να βελτιώσει τις προσπάθειες παρακολούθησης για επιβλαβείς ανθίσεις φυκιών από αυτό το είδος, διευκολύνοντας τη δοκιμή νερού που αναζητά τα γονίδια και όχι τις ίδιες τις τοξίνες.
Η ανακάλυψη των πρωτεϊνών PKZILLA-1 και PKZILLA-2 αποκαλύπτει επίσης την περίτεχνη κυτταρική γραμμή συναρμολόγησης της άλγης για την κατασκευή των τοξινών, οι οποίες έχουν μοναδικές και πολύπλοκες χημικές δομές. Αυτή η βελτιωμένη κατανόηση του πώς παράγονται αυτές οι τοξίνες θα μπορούσε να αποδειχθεί χρήσιμη για τους επιστήμονες που προσπαθούν να συνθέσουν νέες ενώσεις για ιατρικές ή βιομηχανικές εφαρμογές.
Το Prymnesium parvum, κοινώς γνωστό ως golden algae, είναι ένας υδρόβιος μονοκύτταρος οργανισμός που βρίσκεται σε όλο τον κόσμο τόσο σε γλυκό όσο και σε αλμυρό νερό. Η άνθηση των χρυσών φυκών συνδέεται με την αποβολή των ψαριών λόγω της τοξίνης της, της prymnesin, η οποία καταστρέφει τα βράγχια των ψαριών και άλλων ζώων που αναπνέουν το νερό. Το 2022, μια χρυσή άνθιση φυκιών σκότωσε 500-1.000 τόνους ψαριών στον ποταμό Όντερ που γειτνιάζει με την Πολωνία και τη Γερμανία. Ο μικροοργανισμός μπορεί να προκαλέσει όλεθρο στα συστήματα υδατοκαλλιέργειας σε μέρη που κυμαίνονται από το Τέξας έως τη Σκανδιναβία.
Ξεκινώντας το 2019, οι Moore, Fallon και Vikram Shende, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο του Moore στο Scripps και συν-πρώτος συγγραφέας της εργασίας, άρχισαν να προσπαθούν να καταλάβουν πώς τα χρυσά φύκια παράγουν την τοξίνη τους prymnesin σε βιοχημικό και γενετικό επίπεδο.
Μετά από πρόσθετες δοκιμές που έδειξαν ότι τα χρυσά φύκια παράγουν πραγματικά αυτές τις γιγάντιες πρωτεΐνες στη ζωή, η ομάδα προσπάθησε να ανακαλύψει εάν οι πρωτεΐνες εμπλέκονται στην παραγωγή της τοξίνης prymnesin. Οι πρωτεΐνες PKZILLA είναι τεχνικά ένζυμα, που σημαίνει ότι ξεκινούν χημικές αντιδράσεις και η ομάδα έπαιξε τη μακρά σειρά 239 χημικών αντιδράσεων που συνεπάγονται τα δύο ένζυμα με στυλό και σημειωματάρια.
Η εύρεση των γονιδίων πίσω από την τοξίνη της prymnesin θα μπορούσε να επιτρέψει την πιο οικονομική παρακολούθηση για την άνθηση των χρυσοφυκών. Αυτή η παρακολούθηση θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει τεστ για την ανίχνευση των γονιδίων PKZILLA στο περιβάλλον παρόμοια με τα τεστ PCR που έγιναν γνωστά κατά τη διάρκεια της πανδημίας COVID-19. Η βελτιωμένη παρακολούθηση θα μπορούσε να ενισχύσει την ετοιμότητα και να επιτρέψει τη λεπτομερέστερη μελέτη των συνθηκών που κάνουν πιο πιθανό να εμφανιστούν ανθοφορίες.
Διαβάστε ολόκληρη τη μελέτη εδώ.
Ακολουθήστε το Cibum 
