Материал: Феофилова, Е. П. Фундаментальные основы микологии и создание лекарственных препаратов из мицелиальных грибов

© Национальная академия микологии, 2013

26 Фундаментальные основы микологии и создание лекарственных...

образуюттолькомицелиальныегрибы,нонедрожжи,укоторых преобладающиененасыщенныежирныекислотыпредставлены пальмитолеиновой (С16:1) и олеиновой (С18:1). Недавно, однако, показано,чтодрожжиродаRhodotorula образуютлиноленовую кислоту.Представляютинтересданныеотом,чтонизшиегрибы образуют γ-линоленовую кислоту, а высшие – α-линоленовую. Однаковпоследниегодыустановлено,чтогрибыродаAspergillus в начальной стадии трофофазы содержат в липидах мицелия оба изомера С18:3, в стадии же идиофазы идентифицируется только α-С18:3. Особенно много линолевой кислоты в липидах Basidiomycota – содержание С18:2 может достигать более 70% от суммы жирных кислот. Этим базидиомицеты отличаются от аскомицетов и мукоровых грибов.

Интересную информацию о гетерогенности грибов может датьдальнейшеесопоставлениеихлипидногосоставасвысшими эукариотами и прокариотами. Принято считать, что основной нейтральный липид мембран – холестерин – специфичен для животных, ситостерин – для растений, а эргостерин – для гри- бов. Однако получены данные о том, что холестерин является доминирующимстериномкрасныхводорослей,рядарастенийи микромицетаTrichoderma reesei.Умицелиальныхгрибовнапри- мере Gibberella fujikuroi показано, чтоосновными стеринами, в отличиеотдрожжей,являются24-β-метил-стериновыесоедине- ния,которыеобразуют,нарядусэргостерином,брассикастерин, 24-метилхолестерин, тогдакакудрожжей синтезируетсяедин- ственный24-метилстериновыйконечныйпродукт–эргостерин.

Интересно,чтосоставстеринов предполагаютиспользовать длятаксономииагариковыхгрибовнародовомуровне.Наиболее значимымвкачествехемотаксономическогокритериясчитается 5-дигидро- и 22-дигидроэргостерины, атакжехолестерин.

Особыйсоставстериновимеютоомицеты,укоторыхэргосте- рин не является основным стерином. В группу стеринов ооми- цетов входят:холестерин,десмостерин, 24-метиленхолестерин и иногда фукостерин. Последний преобладает у видов Achlya. Интересно, что под действием тридеморфа – ингибитора син- теза ∆2–∆7-изомераз – у оомицетов синтезируется ланостерин, а не циклопропилстерины, например, циклоартенол, который

http://www.mycology.ru

свойственрастениям.Такимобразом,посоставулипидовгрибы обнаруживаютсходствокаксживотными,такисрастениямии дажеспрокариотами. Однаконаличиесфингомиелинаиспец- ифических стеринов позволяет говорить о том, что по составу липидов некоторые грибы более близки к животным, чем к остальным царствам органического мира.

Основными функциями липидов считается т.н. массивная ”bulk”–функция, подразделяющаяся на структурно-функцио- нальную и запасную, и специфическая регуляторная функция.

Известно, что первичной функцией липидных мембран является создание полупроницаемого барьера клетки. Кроме того,ониявляютсяматриксомдлябелков,участвующихвтаких важныхфункцияхкакгенерированиеэнергии,передачасигнала, обеспечениетранспорта веществ, репликации ДНК, секреции, регуляции активности мембранно-связанных ферментов и др. Липидныйбислойплазматическихмембранобразованфосфо- липидами (ФЛ), гликолипидами (ГЛ) и стеринами.

На процесс формообразования живой клетки значительное влияние оказывает фазовое состояние мембранных липидов, которыеобеспечиваютподдержаниежидкостности(матричная функция), стабильности (механическая функция) и проница- емости (барьерная функция). Известны несколько фазовых переходов, из которых наиболее изучен переход из жидкокри- сталлического состояния в гелевое, при котором сохраняется бислойноесостояниемембраны,номеняетсяеежидкостность. Мембранаможетнаходиться в гексагональномсостоянии и ку- бическом, причем при этих фазовых переходах жидкостность мембраны сохраняется, но теряется ее бислойность. В зависи- мости от физиологического состояния клетка может регули- ровать состояние мембраны путем соответствующего подбора липидного состава. Так, например, при высокой температуре или низком содержании воды образуются гексагональная и кубическая фазы. В последние годы в изучении фазовых пере- ходовмембран,помимофосфолипидов,значительноевнимание уделяется стеринам, в частности, холестерину и эргостерину, входящим наряду со сфинголипидами в доменные структуры, получившие название липидных рафтов. Рафты можно видеть

http://www.mycology.ru

© Национальная академия микологии, 2013

28 Фундаментальные основы микологии и создание лекарственных...

подмикроскопом,используяполиеновыйантибиотикфилипин, который специфически окрашивает 3-β-оксистерины. Это по- зволилоустановить,чторафтырасполагаютсяврастущейчасти накончикегифы.Ингибированиеобразованиясфинголипидов

уAspergillus nidulans путемиспользованиямириоцинавызывало остановку роста гифы и образование бокового ветвления, что позволило предположить, что рафты необходимы для поляри- зованного роста грибов.

Рафты различаются нетолькопосодержаниюиндивидуаль- ныхлипидов и их качественному составу, но и по величине (от 10 – 100 до 1000 мкм). Липидные домены, содержащие преиму- щественностерины(SRDs-рафты),болеекрупныепоразмерам, активноучаствуют в морфогенезегрибов испецифически рас- полагаются на кончике гифы. SRDs-рафты не обнаруживаются

упочкующихся дрожжей Candida albicans, но присутствуют в мицелиальной форме этих грибов. Таким образом, наличие стеринсодержащихлипидныхдоменоввмембранахможнорас- сматривать как один из механизмов, оказывающих влияние на жизнедеятельность клетки и ее метаболизм.

Следуетособоостановитьсянасигнальнойфункциилипид- ных молекул. Трансмембранная передача сигнала может осу- ществляться через ионные каналы, рецепторные киназы или черезрецептор-активируемыйэффекторныйфермент,который образует внутриклеточные вторичные мессенджеры. Так как эффекторныеферментылокализованынаповерхностиклетки, мессенджеры часто образуются из мембранных компонентов, основную массу которыхсоставляютфосфолипиды.

Мессенджерпередаетсигналкиназамв различныекаскады, затем активируются факторы транскрипции и синтез белков, формируя, таким образом, физиологический ответ, который может быть задействован в процессе морфогенетической диф- ференцировки или других клеточных процессах. Кроме того, некоторые физические или химические сигналы могут вза- имодействовать непосредственно с липидной составляющей клеточноймембраны, вызываяеемодификацию,чтоприводит к изменению конформации рецепторного белка и включению сигнальной системы. Все вторичные липидные мессенджеры

http://www.mycology.ru

образуются из основных мембранных предшественников – ФХ

иСМ.ФХгидролизуетсяврезультатерецептор-опосредованной стимуляцииспецифическойфосфолипазыСсобразованиемдиа- цилглицерина (ДАГ) или через стимуляцию фосфолипазы D c образованиемфосфатиднойкислоты(ФК).ДалееФКможетпре- вращаться в лизо-ФК под действием фосфолипазы А-типа или в ДАГ под действием фосфатидат-фосфогидролазы. ДАГ также можетобразовыватьсяфосфоинозитид-специфическойфосфо- липазой С, действующей нафосфатидилинозит-4,5-дифосфат.

Образованные в результате действия фосфолипаз ФК, лизоФКидиацилглицериныимеютотношениекконтролированию многих клеточныхфункций. ДАГявляетсяактиватором проте- инкиназы С, а ФК и лизо-ФК стимулируют различные киназы

иактивируют Ras-MAPK путь передачи сигнала и оказывают влияние на пролиферативные свойства клеток. СМ, как и ФХ, гидролизуетсяфосфолипазойСсобразованиемфосфорилхолина

ицерамида,который,всвоюочередь,такжеявляетсявторичным мессенджером,участвующимпутемингибированияактивности фосфолипазы D в регуляции цитодифференцировки и других процессах.Такимобразом,отмечаетсяпротивоположноевлия- ниелипидов:ДАГстимулируетактивностьпротеинкиназыС(в присутствии Са2+ и фосфолипидов), а производное СМ – сфин- генин – ингибирует.

Заканчиваяэтуглаву,хочетсяпривестивысказываниеакаде- мика Е.М. Крепса на одном из его выступлений в Ленинграде: «Мыпокамалознаемофункциональномзначениилипидов,но ужесейчасудивляемся, какважны и многофункциональныэти соединения».

2.2.Биополимерыклеткииклеточнойcтенки грибов (полииаминополисахариды)

Клеточнаястенка (КС) имеетчрезвычайноважноезначение для всей клетки: ею определяется размер клетки и ее форма на всех этапах жизненного цикла. Это не мертвая, неактивная структура, которую сравнивали со стенами дома, несущими только опорную нагрузку, а живая, динамическая система,

http://www.mycology.ru

© Национальная академия микологии, 2013

30 Фундаментальные основы микологии и создание лекарственных...

активно взаимодействующая с нижележащей протоплазмой и окружающей средой и контролирующая рост грибной гифы.

Сведенияоструктуре,составеибиосинтезеКСможнонайти в обзорных работах, цитируемых в списке литературы. Во всех исследованияхможнопроследитьключевуюрольметаболизма хитина в росте гифы и тот факт, что микрофибриллы хитина являютсяпервичным«скелетом»,накоторомстроитсяклеточ- ная стенка.

Рост грибной клетки может быть либо сферическим, либо апикальным(поляризованным).Первыйсвойствендрожжевым организмам, второй – мицелиальным грибам. Синтез КС у по- следних происходит в дваэтапа. Так называемая первичная КС синтезируется путемотложенияновыхслоев биополимеров на кончике гифы, вторичная КС образуется в дистальной части гифы,обычноотложениемновогоматериалананаружнойчасти первичнойКС.СвойстваэтихдвухтиповКСразличны.Так,пер- вичная КС болеехрупкаяилегколизируетсяв гипотоническом растворе. При превращении во вторичную КС, эта структура меняетсвоисвойства,становясьболеепрочнойиболеетолстой.

Процесс увеличения прочности КС грибов включает следу- ющиеэтапы:

1)поперечноесвязывание компонентов;

2)связывание индивидуальных полисахаридов в микрофи- бриллы;

3)отложение новых компонентов КС.

Согласно современным представлениям, образование ги- фальной или дрожжеподобной клетки у грибов можно пред- ставить, на основе стационарной («steady-state») и гифоидной моделей,включающую«центруправлениядвижениемвезикул».

Согласно первой модели, хитин и глюкан синтезируются в апексегифыиониковалентнонесвязаны,чтоделаетклеточную стенкугибкойилегкоменяющейсвоюформу.Удлинениегифы можетпроисходитьтольковслучае,еслипроисходитобразова- ние поперечных связей хитина с глюканом и кристаллизация хитина.

Втораямодельосновананапредположении,чтовапексегифы имеетсяспециальныйцентр,которыйуправляетскоростьюдви-

http://www.mycology.ru