Jak funguje biosyntéza neurotoxinu kyseliny domoové u mořských rozsivek?

Mořské planktonní rozsivky rodu Pseudo-nitzschia obývají živinami bohatší vody oceánů po celém světě. Když dojde k dalšímu zvýšení obsahu živin v mořské vodě, tak se může stát, že tyto rozsivky vytvoří rozsáhlé „vodní květy“. To je ale problém, protože rozsivky rodu Pseudo-nitzschia produkují nebezpečný neurotoxin kyselinu domoovou. Neurotoxin pak přechází do mořských živočichů, jako jsou měkkýši nebo korýši. Těmi se pak mohou otrávit větší živočichové, včetně člověka.

Kyselina domoová je vlastně zvláštní aminokyselina, která je strukturně podobná neurotransmiteru glutamátu a dalším biologicky aktivním látkám. Proto působí na centrální nervový systém a vyvolá pozoruhodné otravy, často doprovázené ztrátou krátkodobé paměti. Tyto takzvané amnezické otravy mořskými plody (ASP, z naglického amnesic shellfish poisoning) mohou v některých případech u lidí skončit i smrtí. Kyselina domoová je velice odolný toxin, který vydrží vysoké teploty a i ve velmi nízkých koncentracích, které ještě nemají neurologické účinky, může poškozovat ledviny. O kyselině domoové víme už desítky let a po celou tu dobu se intenzivně zkoumá. Přesto doposud nebyla detailně známá molekulární podstata její biosyntézy v rozsivkách.

Miroslav Oborník z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích a z Biologického centra AV ČR a jeho kolegové v početném mezinárodním týmu detailně prostudovali biosyntézu kyseliny domoové u rozsivky Pseudo-nitzschia multiseries. Ve studii uveřejněné prestižním časopisem Science použili čtení sekvencí transkriptomu, tedy řetězců RNA v rozsivkách, aby identifikovali geny zodpovědné za biosyntézu kyseliny domoové. Zároveň biochemicky prozkoumali aktivitu rekombinantních enzymů, které se účastní této biosyntézy a vytvořili model biosyntézy kyseliny domoové. Výsledky jejich výzkumu přispějí k vývoji postupů pro monitorování „vodních květů“ rozsivek Pseudo-nitzschia a rovněž umožní zkoumat faktory prostředí, které klíčovým způsobem ovlivňují produkci nebezpečné kyseliny domoové v oceánu.

Brunson, J. K., McKinnie, S. M. K., Chekan, J. R., McCrow, J. P., Miles, Z. D., Bertrand, E. M., Bielinski, V. A., Luhavaya, H., Oborník, M., Smith, G. J., Hutchins, D. A., Allen, A. E., Moore, B. S. 2018. Biosynthesis of the neurotoxin domoic acid in a bloom-forming diatom. Science 361: 1356–1358.

Kontakt: Prof. Ing. Miroslav Oborník, Ph.D. (obornik at paru.cas.cz)


O přírodovědě.cz

Edukačně-popularizační portál Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích určený pro středoškoláky, jejich vyučující, ale i veřejnost. Představujeme zde naše aktivity, výzkumy a objevy.