Tolerancja metali u wodorostów
Brak danych genomicznych uniemożliwiał do niedawna poznanie podstaw molekularnych reakcji wodorostów na stres wywołany obecnością metali. Przeprowadzone ostatnio sekwencjonowanie genomu brunatnic (Ectocarpus siliculosus) było okazją do zajęcia się tą kwestią. W ramach projektu "A toxico-genomic study of the model brown alga Ectocarpus siliculosus" (ECTOTOX) badano mechanizmy toksyczności związanej z miedzią u brunatnic. Dokładniej mówiąc, badano ekspresję genów powiązanych z syntezą glutationu (GSH) i fitochelatyny (PC). PC to najlepiej poznanie ligandy wewnątrzkomórkowe roślin, odgrywające kluczową rolę w minimalizacji szkodliwych skutków obecności metali. Te małe, bogate w siarkę peptydy powstają poprzez syntezę GSH przez dwa różne enzymy, pełniące rolę przeciwutleniaczy w komórce. Zachowanie równowagi między syntezą i wykorzystaniem GSH w celu zmniejszenia uszkodzeń oksydacyjnych i wytwarzania PC może mieć kluczowe znaczenie dla ograniczenia stresu związanego z obecnością metali. Ponadto działanie toksyczne metali kojarzone jest z metabolizmem tlenu reaktywnego. Stąd też tolerancja obecności metali zależy od systemów zawierających enzymy antyoksydacyjne, które zapobiegają (lub przynajmniej ograniczają) uszkodzenia oksydacyjne. Partnerzy projektu określili poziom tolerancji miedzi, mierząc wzrost i fotosyntezę szczepów E. siliculosus. Glony zebrano z miejsc mających różną historię zanieczyszczenia, by wystawić je na działanie różnych stężeń metalu. Uczeni zbadali także toksyczność miedzi w zarodnikach brunatnic, dochodząc do wniosku, że to stadium życiowe jest bardziej wrażliwe na miedź niż postać dorosła rośliny, a pierwiastek powoduje zmniejszenie liczby organów rozrodczych. Wyniki tego badania wskazują na znaczenie PC wewnątrzkomórkowych chelatorów metali u brunatnic w reakcji na małe stężenia miedzi. Niewykluczone zatem, że PC i związane z nimi geny (w tym w szczególności geny syntazy PC) mogą zostać wykorzystane jako biomarkery zanieczyszczenia miedzią. Projekt ECOTOX dostarczył nowych wiadomości na temat ewolucji tolerancji metali oraz mechanizmów obrony przed metalami u organizmów morskich o dużym znaczeniu ekologicznym. Dzięki omawianym pracom agencje ochrony środowiska będą też mogły tworzyć dokładniejsze narzędzia do monitorowana stanu wód przybrzeżnych.
Słowa kluczowe
Tolerowanie metali, wodorosty, organizmy morskie, reakcja na stres, brunatnice, Ectocarpus siliculosus, toksykogenomiczne, glutation, fitochelatyna, uszkodzenie oksydacyjne, metabolizm tlenu, enzymy antyoksydacyjne, syntaza fitochelatyny, biomarker
