Nasi badacze autorami pracy o ewolucji mechanizmu regulującego metabolizm drożdży

12 02 2026

Naukowcy z Instytutu Genetyki i Biotechnologii, z wiodącym udziałem dr Karoliny Łabędzkiej-Dmoch i prof. dr hab. Pawła Golika, opublikowali wyniki badań nad ewolucją mechanizmu, dzięki któremu drożdże dostosowują swój metabolizm do zaburzeń pracy mitochondriów. Praca pt. “Mitochondrial retrograde control of transcription evolves with respiratory stress, metabolic adaptation, and virulence in budding yeasts” ukazała się na łamach czasopisma Molecular Biology and Evolution.

Komórki eukariotyczne powstały miliardy lat temu dzięki symbiozie prostszych komórek prokariotycznych – archeona i bakterii. Dziedzictwem tej historii są dwa odrębne genomy – główny genom jądrowy oraz szczątkowy genom mitochondrialny, wciąż niezbędny dla zapewnienia funkcji oddychania komórkowego. Jądro kontroluje mitochondria dzięki temu, że to w nim kodowane są praktycznie wszystkie białka niezbędne do utrzymywania i funkcjonowania genomu mitochondrialnego. Z kolei dostosowanie ekspresji genomu jądrowego do stanu fizjologicznego mitochondriów możliwe jest dzięki szlakowi sygnalizacyjnemu zwanemu regulacją zstępującą (ang. retrograde regulation). Szlak ten po raz pierwszy opisano u drożdży S. cerevisiae. Kluczową rolę pełnią w nim czynniki transkrypcyjne Rtg, które aktywują geny docelowe i pomagają komórce przystosować się do spadku aktywności mitochondriów.

Punktem wyjścia badań było zbadanie roli białek Rtg u drożdży Candida albicans – znanego oportunistycznego patogenu (także człowieka), ewolucyjnie odległego od S. cerevisiae o setki milionów lat. Naukowcy zastosowali technikę ChIP-seq, która za pomocą sekwencjonowania nowej generacji pozwala na identyfikację miejsc w genomie wiązanych przez białka. Okazało się, że u C. albicans białka Rtg odpowiadają za odpowiedź na defekty funkcjonowania mitochondriów, ale dokonują tego aktywując zupełnie inny zestaw genów, niż ich odpowiedniki u S. cerevisiae. Należą do nich geny kodujące białka zaangażowane w alternatywne szlaki oddychania (tzw. alternatywna oksydaza), odpowiedź na stres związany z nagromadzeniem reaktywnych form tlenu czy mitofagię – wewnątrzkomórkowy “recykling” niewłaściwie funkcjonujących mitochondriów.

Te różnice są odzwierciedleniem odmiennych ewolucyjnych adaptacji w różnych liniach ewolucyjnych drożdży, takich jak preferowanie fermentacji (jak u S. cerevisiae) czy oddychania (jak u C. albicans), obecności w mitochondriach kompleksu oddechowego I (którego brak u S. cerevisiae i jego krewnych), czy patogenności. Analiza sekwencji genomów ponad 1000 różnych gatunków drożdży wykazała, że historia regulacji zstępującej zaczęła się około 235 milionów lat temu od duplikacji jednego genu u przodka tak różnych drożdży, jak Saccharomyces i Candida. O wiele bardziej złożona była historia docelowych genów tego szlaku, takich jak kodujący alternatywną oksydazę – wielokrotnie powielanych lub traconych w różnych liniach drożdży w odpowiedzi na presję doboru naturalnego w adaptacji do różnych strategii metabolicznych.

Ewolucja szlaku regulacji zstępującej jest fascynującym przykładem adaptacji genów i białek do pełnienia różnych funkcji. Co więcej, poznanie jej może pomóc w zrozumieniu mechanizmów ważnych dla patogenności C. albicans, a tym samym – w zwalczaniu infekcji wywoływanych przez te drożdże.

Serdecznie gratulujemy autorom publikacji!

Artykuł dostępny pod linkiem: https://doi.org/10.1093/molbev/msag005