Для выживания и роста крошечным организмам, таким как дрожжи, иногда необходимо адаптировать свои источники питания в ответ на изменения в окружающей среде. Исследователи из FMI обнаружили, что дрожжевые клетки способны взаимодействовать друг с другом, чтобы использовать менее ценные питательные вещества, если они предвидят нехватку своей любимой еды. Это взаимодействие осуществляется через секретируемые молекулы, которые воздействуют на белки в митохондриях — энергетических центрах клеток. Данное исследование, опубликованное в журнале EMBO, раскрывает важный механизм, позволяющий микроорганизмам выбирать оптимальные источники питания.
Как и у людей, у дрожжей есть предпочтения в питательных веществах. Чтобы выяснить, что происходит, когда дрожжевые клетки ощущают недостаток своих любимых ресурсов, Шин Охсава, постдок из лаборатории Бюлера, и его коллеги из Центра науки об устойчивых ресурсах RIKEN и Токийского университета в Японии провели исследование делящихся дрожжей Schizosaccharomyces pombe.
Ранее команда RIKEN выделила специфические молекулы, называемые азотными сигнальными факторами (NSFs), как ключевые элементы механизма, который дрожжи используют для коммуникации. Однако до недавнего времени ученые не понимали, как эти молекулы влияют на переключение дрожжевых клеток на менее предпочтительные источники питания. Охсава и его команда обнаружили, что повышение уровня NSFs вызывает изменения в программе экспрессии генов, побуждая клетки искать альтернативные источники пищи.
С помощью химически модифицированных молекул, позволяющих исследовать взаимодействия между NSF и дрожжевыми белками, ученые выяснили, что NSF непосредственно взаимодействуют с митохондриальным белком, задействованным в метаболизме, что способствует оптимизации роста в условиях нехватки питательных веществ.
Полученные результаты демонстрируют ключевой механизм коммуникации, позволяющий дрожжевым клеткам эффективно использовать ресурсы. Стратегии роста и выживания, выявленные в этом исследовании, наблюдаются у различных видов, и дрожжи остаются отличным модельным организмом для изучения, утверждает Бюлер.
«Исследование дрожжей дает нам ценную информацию о клеточной биологии и регуляции экспрессии генов», — отмечает он. «Помимо базовых знаний, глубокое понимание метаболизма дрожжей становится особенно важным в контексте патогенных процессов».