Jak si muchomůrky vyrábějí jed

Houby rostoucí v lese jsou sice naši vzdálení příbuzní a spoustu věcí s nimi máme společných, přesto jsou však opředené záhadami. Mnohé houby jsou krásně barevné a celé generace si marně lámou hlavy, k čemu jim to vlastně je. Navlas stejně je to s obsahovými látkami hub. Mají jich spousty, některé poskytující zajímavé zážitky, jiné zase spolehlivou smrt. A zase není moc jasné, k čemu by jim měly být.

Opylovače nelákají, houbožravcům se podle všeho nebrání, těžká věc. Je samozřejmě možné, že jim to je k ničemu a že je to jenom taková náhoda, ale když se člověk dívá na všechny ty veselé a hodně nápadné barvy a složité směsi obsahových látek, tak se tomu tak úplně nechce věřit. Vědci v tom zatím ale docela tápou.

Mezi slavné houbové jedy nepochybně patří anatoxiny, které dovede syntetizovat několik muchomůrek (Amanita) a pak ještě některé čepičatky (Conocybe, Galerina) a bedly (Lepiota). U houbařů budí respekt relativně rychlým vstřebáváním a odolností vůči vysokým teplotám. Když se jim nechá volné pole působnosti, tak dovedou zcela zlikvidovat játra, přičemž pro dospělého člověka může být smrtící už zhruba 7 mg. I v případě přežití je otrava amatoxiny kvalitní zárukou celoživotních problémů s játry.

Asi nejvýkonnější z osmi známých amatoxinů je alfa-amanitin, důvěrně známý jed muchomůrky zelené (Amanita phalloides) či muchomůrky jízlivé (Amanita virosa). Celkem je známý od zhruba 30 různých druhů hub. Je to zvláštní cyklický peptid z osmi aminokyselin, který funguje tak, že zablokuje RNA polymerázu II. To není jen tak nějaký enzym, RNA polymeráza II je naprosto klíčový hráč při přepisu informace z DNA do RNA, podílí se na tvorbě mRNA, která slouží pro výrobu proteinů, většiny snRNA (small nuclear RNA) a nově objevených microRNA. RNA polymeráza II je pro provoz organismů zcela nepostradatelná, když nefunguje, tak nefunguje nic. Proto není divu, že inhibitor takového enzymu je smrtícím jedem.

Až doposud bylo záhadou, jak si vlastně muchůrky alfa-amanitin vyrábějí. Vědci si mysleli, že stejně jako v jiných podobných přápadech, i alfa-amanitin vyrábí nějaký veliký složitý enzym z nějakých normálnějších výchozích látek. Jenže nikdo takový enzym nenašel.
Průlom uskutečnil až tým, který vedl Jonathan Walton z Michigan State University.

Badatelé podle svých slov použili při hledání mechanismu výroby alfa-amanitinu brutální sílu, čili novou ultrarychlou sekvenovací mašinu, pyrosekvenátor GS FLX od firmy 454 LifeSciences vlastněné nadnárodním gigantem Roche. Tenhle stroj je doopravdy brutální, osekvenuje 100 miliónů párů bází DNA za 7 a půl hodiny. To je mnohem víc, než celý genom muchomůrek.

Walton s kolegy nasadili tenhle ďábelský stroj na americkou muchomůrku Amanita bisporigera, zámořskou příbuznou naší muchomůrky zelené. Překvapivě se ukázalo, že alfa-amanitin a další zajímavý jed, opět podivný peptid složený tentokrát ze sedmi aminokyselin – falacidin ze skupiny falatoxinů, nevyrábí žádný šikovný enzym, ale že jsou oba přímo kódováni krátkými geny pojmenovanými AMA1 a PHA1.

Zmíněné jedy se tedy vyrábějí jako normální velké peptidy, čili proteiny. Nejprve se nahrubo nasyntetizují na ribozómech podle příslušné mRNA a pak si je muchomůrky ještě podle potřeby na pár místech mírně upraví působením některých metabolických enzymů.

Když se badatelé podívali na 12 dalších druhů muchomůrek, zjistili, že geny AMA1 a PHA1 mají jenom vesměs smrtící druhy ze sekce Phalloideae.

Muchomůrek je ale po světě celkem přes 600 druhů, takže nějaký čas potrvá, než se to bude vědět s jistotou. Každopádně je jasné, že minimálně amatoxiny jsou i u jiných hub, než muchomůrek, takže se nám rýsuje zajímavý evoluční problém. Vznikly snad stejné geny u různých hub nezávisle? To by bylo dost divné, i když ne zcela nevysvětlitelné. Nebo je to tak, že geny AMA1, PHA1 a jim podobné měl společný předek všech hub, které je dneska vlastní a příbuzné nejedovaté druhy je ztratily? Nebo snad šlo o nějaké horizontální přenosy genů? Uvidíme.

Převratný objev má pochopitelně i praktické důsledky. Možná půjde vytvořit rychlý DNA test, který určí, zda jsou houby v žaludku jedovaté nebo ne. Při otravách muchomůrkami jde o čas a určovat uvařené a natrávené houby podle vzhledu není zrovna snadná záležitost, takže by to mohlo významně pomoct.

Pramen: ScienceDaily 14.11.2007, NY Times 13.11. 2007, Wikipedia.