Грибные болезни ежегодно лишают мир части урожая: потери достигают 20% основных сельскохозяйственных культур — как в поле, так и в хранилищах. Одновременно растет число штаммов, устойчивых к существующим медицинским препаратам, и грибные инфекции становятся все более опасными для человека. По данным исследователей, от поражений патогенными грибами на планете ежегодно умирает около 3,8 миллиона человек.
Решением этих двух проблем занялась команда ученых из Школы интегративной науки о растениях (SIPS) при Корнелльском университете. Их работа, опубликованная в журнале PLOS Biology, посвящена управлению тем, как микроорганизмы воспринимают питательные вещества.
Как грибы выбирают, что есть
Объектом изучения стал одноклеточный дрожжевой гриб Rhodotorula toruloides. В природе грибы выполняют важную роль: разлагают мертвую древесину и траву, возвращая питательные вещества в почву. Но в ходе эволюции у них появился механизм экономии энергии — углеродная репрессия.
Суть его в том, что грибная клетка предпочитает простую глюкозу. Пока она есть в среде, гены, отвечающие за переработку сложных растительных сахаров, отключены. В качестве примера такого сахара в материале приводится целлобиоза, состоящая из двух молекул глюкозы. Получается замкнутый круг: как только сложный сахар распадается до глюкозы, дальнейшее его усвоение блокируется.
С помощью методов транскриптомики группа под руководством доцента Лори Хуберман выявила фактор транскрипции — белок Cbr1. «Этот белок разрывает замкнутый круг отрицательной обратной связи, — поясняет Лори Хуберман. — Он не просто включает гены для расщепления сложных сахаров, но и блокирует сам механизм, который обычно их подавляет. Клетка продолжает активно поглощать окружающий углерод, даже если вокруг уже много свободной глюкозы».
Биофабрики на дешевом сырье
Открытие важно для «зеленых» биотехнологий. Дрожжи R. toruloides относят к «масличным»: они способны накапливать до 70% своей биомассы в виде липидов. Понимание работы Cbr1 позволяет превратить эти микроорганизмы в эффективные биофабрики. Кормить их можно дешевыми сельскохозяйственными отходами или травой, выращенной на почвах, непригодных для традиционного земледелия. Такие модифицированные грибы будут непрерывно перерабатывать отходы, производя экологически чистые пластмассы и биотопливо, способные заменить продукты нефтепереработки.
Мишень для новых антимикотиков
Второе направление — медицина и защита растений. Понимание того, как грибы воспринимают еду, дает медикам и фитопатологам мишень для создания антимикотиков нового поколения. Исследованный штамм R. toruloides безвреден, однако обнаруженный механизм универсален для большинства грибных организмов. Вмешательство в работу белка Cbr1 и его аналогов позволит искусственно нарушать метаболизм опасных патогенов. Лишив их возможности правильно реагировать на питательные вещества в тканях растений или организме человека, ученые смогут точечно «отключать» жизнедеятельность грибных клеток, полностью блокируя развитие инфекции.
Справка: На графике в публикации представлена модель опосредованной Cbr1 регуляции утилизации целлобиозы, гентобиозы, промежуточных продуктов цикла трикарбоновых кислот и фукозы, а также репрессии катаболизма углерода. Источник: PLOS Biology (2026). DOI: 10.1371/journal.pbio.3003983