Nyckelenzym hjälper svampar att hantera felveckade proteiner

Proteiner måste veckas på rätt sätt för att fungera. När det inte lyckas behöver cellen kunna identifiera och bryta ned de felveckade proteinerna innan de orsakar problem. En ny studie från SLU visar att filamentösa svampar använder en annan lösning för den här kvalitetskontrollen än vad som tidigare varit känt från till exempel jästsvampar och djur.

Forskarna har studerat mögelsvampen Neurospora crassa och fokuserat på processen där sockerkedjor avlägsnas från felveckade proteiner innan de bryts ned. Studien visar att enzymet GH18-10 spelar en central roll i denna process. I många organismer hjälper enzymet PNGase till att ta hand om proteiner som inte fungerar som de ska. Men hos filamentösa svampar verkar enzymet ha förlorat den funktionen.

Ett enzym med en oväntat viktig roll

I stället verkar det som att enzymet GH18-10 kan ta över en viktig del av jobbet.

– När vi tittade på olika enzymer i Neurospora crassa såg vi att just GH18-10 kunde ta bort sockerkedjor från proteiner och hjälpa till att bryta ner proteiner som blivit felveckade, säger Anastasios Samaras.

– Det intressanta är att svamparna verkar ha utvecklat alternativa sätt att lösa ett mycket grundläggande problem i cellen: vad som händer med proteiner som inte veckas korrekt. Våra resultat visar hur evolutionen kan hitta andra lösningar när en mekanism som är vanlig i andra organismer har förändrats eller förlorat sin enzymatiska funktion, berättar Georgios Tzelepis.

När forskarna tog bort genen som kodar för GH18-10 förändrades svampens biologi på flera sätt. Genuttrycket påverkades kraftigt, responsen på olika typer av stress förändrades och svampen fick också stora problem med sin sexuella reproduktion.

Det tyder på att enzymet har en mer central betydelse för svampens grundläggande funktion än man tidigare har förstått.

Viktigt för svampars förmåga att fungera under stress

Filamentösa svampar producerar och utsöndrar stora mängder proteiner, bland annat enzymer som hjälper dem att bryta ned material i sin omgivning. För att detta ska fungera krävs en effektiv kontroll av proteinernas kvalitet.

Studien visar också att svampen kan aktivera alternativa mekanismer när den vanliga processen störs. Under stress i cellens proteinhanteringssystem ökade bland annat aktiviteten hos en annan gen som kodar för ett enzym kopplat till bearbetning av sockermolekyler.

– Filamentösa svampar behöver kunna producera, bearbeta och skicka ut stora mängder proteiner. Därför är det viktigt att förstå hur svampen ser till att proteinerna håller rätt kvalitet. När vi störde den här processen såg vi att det påverkade allt från vilka gener som är aktiva och hur svampen hanterar stress, till dess förmåga att föröka sig, säger Magnus Karlsson.

Resultaten ger därmed ny kunskap om hur filamentösa svampar håller sina celler i balans och anpassar sig när de utsätts för stress.

Kunskap med betydelse för svampars praktiska användning

Filamentösa svampar spelar en viktig roll både i naturen och inom industrin. De är särskilt intressanta eftersom de kan producera och utsöndra stora mängder proteiner och enzymer, som bland annat kan användas i olika biotekniska processer. Men vi vet fortfarande ganska lite om hur svampar hanterar proteiner som inte veckat sig som de ska. Genom att undersöka det här bidrar studien med ny kunskap om hur svampar fungerar och hanterar stress.

– Om vi ska förstå hur filamentösa svampar fungerar behöver vi också förstå vad som händer inne i deras celler. Den här studien ger oss en ny pusselbit när det gäller hur svampar håller sina proteiner i balans och anpassar sig när systemet utsätts för stress, avslutar Georgios Tzelepis.

Läs mer

Studien har publicerats i tidskriften The FEBS Journal.

Läs hela artikeln här: https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/febs.70666