高度關注抵抗各種應激的黑真菌

2016年11月20日/生物谷BIOON/--因高度抵抗各種應激，黑真菌（black fungi）是微生物中的真正冠軍。在奧地利科學基金會（FWF）的支持下，來自奧地利維也納市的一個研究團隊發現這種真菌的抵抗性質歸因於迄今為止並不為人所知的蛋白和細胞水平上的特殊過程。

它們是真正的存活藝術家，不論在寒冷條件下還是在炎熱時都存活得很好。不論它們的環境是否提供少量或豐富的氧氣，是潮濕的、鹹的或乾燥的，或者存在污染的土壤，黑真菌都能適應和感到輕鬆自在，即便是在最惡劣的生活條件下，也是如此。它們是如何做到這樣的呢？

Katja Sterflinger陳述到，「令我們非常吃驚的是，這些真菌幾乎沒有表現出任何應激反應。這意味著它們的結構中存在的某種東西讓它們內在地抵抗應激。」在奧地利科學基金會（FWF）的支持下，這名微生物學家利用一種人工氣候室來模擬這些真菌在北極和沙漠等極端氣候地區中遇到的不同應激狀態。她首先觀察到這些真菌的細胞或者更加準確地說，它們的蛋白如何對寒冷、炎熱、臭氧或乾旱作出反應。

獨特的「蛋白工具」

Katja Sterflinger是奧地利自然資源與生命科學大學（University of Natural Resources and Life Science）維也納生物技術研究所（Vienna Institute of BioTechnology, VIBT）「極端微生物中心（Extremophile Center）」 主任。這些專門為VIBT研究所建造的人工氣候室和對前沿的測序技術的採用使得首次鑒定黑真菌的蛋白成為可能。Sterflinger注意到，「這是非常困難的，這是因為它們並不類似於或比得上我們迄今為止觀察到的其他東西。」如今，Sterflinger團隊已了解到這些「微菌落真菌（microcolonial fungi）」具有一種獨特的蛋白系統而能夠讓它們在0° C或45° C時生長。這些真菌甚至在模擬的到火星的旅程中存活下來。它們所需做的全部事情就是進行一些較小的分子調節。Katja Sterflinger注意到，「依賴於環境是炎熱的還是寒冷的，這些真菌將發生一點變化。但是，它僅僅是微調。」就這些真菌而言，這實際上是一種非常明智的行動，這是因為任何顯著的變化都會消耗能量。這些真菌並不需要這種情形，因此即便冰川或石頭等低營養物環境中，它們仍然保持活性。

理解細胞過程

在接下來的步驟中，Sterflinger團隊將獲得的蛋白數據與轉錄組數據進行匹配。該團隊發現相比於非編碼RNA（ncRNA），這種細胞秘密似乎與蛋白存在更少的關聯性。這些ncRNA分子在細胞中是有活性的，但是並不翻譯為蛋白。儘管迄今為止，它們的生物學功能大多數還未得到確定，但是如今人們已知它們在調節多種細胞過程中發揮著重要作用。畢竟，僅有2%的遺傳物質才被翻譯為蛋白。

「皮炎外瓶霉」的非凡能力

在Sterflinger團隊迄今為止研究過的上百種真菌菌株中，「皮炎外瓶霉（Exophiala dermatitidis）」經證實是一種與眾不同的極端微生物。人們在從寒冷到溫暖的所有溫度下都發現這種被稱作「黑酵母（black yeast）」的微真菌，而且能夠經受一切。Katja Sterflinger解釋道，「它在冰塊上的生長就像是在桑拿浴中一樣，而且不幸的是，也在我們的洗碗機中生長。它具有成為一種人類致病菌的不好性質。」這是這種真菌的不好一面。就它的正面而言，它非常擅長降解碳氫化合物，即毒素。正是這種好的性質讓這些來自「極端微生物中心（Extremophile Center）」的微生物學家發起第二項得到FWF資助的項目：他們篩選200多種黑色酵母，以便尋找用於清理廢氣和污染土壤的生物學「清潔劑（cleaner）」。除了從外瓶霉屬（Exophiala）之外，他們發現僅僅另外一種真菌能夠降解環境毒素。不幸的是，第二種真菌也與人類致病菌菌株存在緊密的親緣關係，這意味著利用它們作為生物過濾器的計劃暫時被擱置了。

醫學熱點

相反，Sterflinger團隊如今著重關注醫療問題，並且著手更加密切地研究致病性的「皮炎外瓶霉」的分子，這是因為這種真菌不僅會感染具有較弱免疫系統的人，而且也日益增加地感染具有平均良好健康的個人。根據Sterflinger的說法，這種真菌的極端應激耐受性很可能與它的致病性相關聯。「這是一個我們仍然了解不夠多的領域。我們的目標是更多地發現這種真菌的毒力因子。」（生物谷 Bioon.com）

參考文獻：

[1].Yet Environmentally Friendly? Black Fungal Candidates for Bioremediation of Pollutants.

Geomicrobiology Journal (2016). DOI: 10.1080/01490451.2015.1052118

[2].Microcolonial Fungi on Rocks: A Life in Constant Drought?

Mycopathologia (2012). DOI: 10.1007/s11046-012-9592-1

[3].Proteome of tolerance fine-tuning in the human pathogen black yeast Exophiala dermatitidis.

Journal of Proteomics (2015). DOI: 10.1016/j.jprot.2015.07.007

[4].From Glacier to Sauna: RNA-Seq of the Human Pathogen Black Fungus Exophiala dermatitidis under Varying Temperature Conditions Exhibits Common and Novel Fungal Response.

PLOS ONE (2015). DOI: 10.1371/journal.pone.0127103

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