Zářící houby odhalily poslední enzym: Otevírá cestu k účinnějším bioluminiscenčním nástrojům v medicíně i zemědělství

Některé druhy hub, podobně jako světlušky nebo mnohá hlubokomořská stvoření, dokážou přirozeně vyzařovat světlo prostřednictvím bioluminiscenčních procesů. Během nich specializované enzymy přeměňují chemickou energii na viditelné světlo.

Některé druhy hub, podobně jako světlušky nebo mnohá hlubokomořská stvoření, dokážou přirozeně vyzařovat světlo prostřednictvím bioluminiscenčních procesů. Během nich specializované enzymy přeměňují chemickou energii na viditelné světlo. Lékařští výzkumníci již využívají tyto světlo produkující enzymy z houbové bioluminiscenční dráhy (FBP) k vizuálnímu sledování procesů, jako je progrese nádorů nebo zánětlivé reakce. Nový výzkum publikovaný v časopise The FEBS Journal přináší poznatky, které mohou pomoci zlepšit a rozšířit tyto nástroje a aplikace založené na bioluminiscenci.

Jedním z produktů FBP je oxyluciferin, který je v houbách následně degradován a recyklován zpět do dráhy, čímž se udržuje bioluminiscenční proces. Předchozí studie naznačovaly roli enzymu caffeylpyruvát hydrolázy (CPH), posledního ze čtyř enzymů zapojených do FBP, při rozkladu oxyluciferinu, ale výsledky nebyly jednoznačné.

V nejnovější studii vědci charakterizovali CPH z jednoho z největších a nejjasněji bioluminiscenčních druhů hub, Neonothopanus gardneri, popsaných dosud. Potvrdili, že tento enzym přeměňuje oxyluciferin na kyselinu kávovou a kyselinu pyrohroznovou. Kyselina kávová se může znovu zapojit do dráhy a udržovat emisi světla, zatímco kyselina pyrohroznová může být přesměrována do centrálního metabolismu, aby pomohla generovat buněčnou energii. To potenciálně snižuje energetické náklady bioluminiscence. Vědci také vyvinuli novou metodu pro monitorování aktivity CPH, čímž poskytli užitečný zdroj pro další studie bioluminiscence.

Tyto objevy by mohly být využity k vývoji soběstačných systémů vyzařujících světlo v jiných organismech. Mají potenciální uplatnění v medicíně, zemědělství, monitorování životního prostředí a biotechnologiích. „Po osmi letech práce jsme konečně dokázali, že rozklad houbového oxyluciferinu enzymem CPH produkuje kyselinu kávovou a kyselinu pyrohroznovou. Tento objev pomáhá vysvětlit, jak houby udržují bioluminiscenci prostřednictvím recyklace metabolitů a zároveň potenciálně získávají zpět část energie investované do emise světla,“ uvedl spoluautor Cassius V. Stevani, Ph.D., z University of São Paulo v Brazílii. „Poskytuje také důležité poznatky pro návrh upravených buněk schopných vyzařovat jasnější světlo efektivnějším a udržitelnějším způsobem.“