Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jak je možné, že tento potenciálně výbušný enzym zůstává aktivní v pevném skupenství na zádech hmyzu?
Vědci z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR ve spolupráci s Fakultou tropického zemědělství České zemědělské univerzity v Praze, luští záhadu ze života termitů. V koloniích druhu Neocapritermes taracua totiž funguje unikátní druh obrany, kterou obstarávají termití dělníci na sklonku života. V případě napadení se obětují a odstartují explozivní chemickou reakci, jejímž výsledkem je toxická kapalina, která znehybní a otráví jejich protivníka. Dr. Jana Škerlová a její kolegové z vědecké skupiny doc. Pavlíny Maloy Řezáčové dokázali podrobně popsat, jak tajemný enzym, který nosí termiti na zádech, funguje. Článek uveřejnil vědecký časopis Structure.
Druh termitů Neocapritermes taracua vyvinul v hmyzí říši ojedinělý obranný mechanismus. Klíčovou roli v něm hrají dosluhující termití dělníci. Ve speciálních kapsách na zádech postupně shromažďují jeden konkrétní enzym, modrou lakázu BP76. Když se hnízdo ocitne v ohrožení, starší jedinci tento ‚batoh‘ roztrhnou. Enzym se pak téměř okamžitě smísí s další, do té doby poměrně neškodnou látkou uloženou v těle termitů a vznikne lepkavá kapalina obsahující vysoce jedovaté benzochinony. Tím termití kamikadze zahubí sebe, ale zároveň znehybní či zabijí i útočníka.
Skutečnou vědeckou hádankou bylo, jak je možné, že tento potenciálně výbušný enzym zůstává aktivní v pevném skupenství na zádech hmyzu. S pomocí rentgenové krystalografie vyřešili rébus lidé z vědecké skupiny Strukturní biologie v ÚOCHB. Janu Škerlovou zaujalo, že zmíněná modrá lakáza má neobvykle silnou vazbu spojující dvě aminokyseliny neboli stavební kameny bílkovin poblíž aktivního místa enzymu, kde se váže a reaguje cílová molekula. Vědkyně vysvětluje: „Vyřešení trojrozměrné struktury lakázy BP76 odhalilo, že tento enzym využívá celou řadu stabilizačních strategií, kterým vděčí za to, že je nejen velmi odolný, ale také plně funkční i v náročných podmínkách panujících v tropických deštných pralesích.“ Díky unikátní struktuře zůstává lakáza BP76 nejen neporušená, ale také aktivní, i když spočívá na zádech termita po celou dobu jeho života. To je klíčové pro roli enzymu v obranném mechanismu, protože v případě útoku na kolonii musí být reakce okamžitá.
Se sebevražedným nákladem můžou termiti druhu Neocapritermes taracua prožít celý život. Když jsou jedinci mladí a dokážou pro svou kolonii vykonat hodně práce, mají enzymu v zadních kapsách jen velmi málo. Modrý ‚batoh‘, v němž se hromadí výbušný materiál, postupem času mohutní, zatímco hmyzu naopak ubývají síly. Poslední službou termitišti je tak jejich schopnost obětovat se pro dobro hnízda.
Fakt, že termit Neocapritermes taracua disponuje pevnými balíčky účinného enzymu zastrčenými do kapes v jeho pláštěnce, které v případě nouze neváhá použít jako zbraň, pozorovali badatelé poprvé před lety ve Francouzské Guayaně. Taky tento výzkum, který publikoval časopis Science, nese pečeť ÚOCHB. Podílel se na něm profesor Jan Šobotník, který spolupracoval také na současné studii, i když aktuálně působí na Fakultě tropického zemědělství ČZU.
„Náš objev je výbornou ukázkou nezastupitelné role strukturní biologie. Podobně jako povědomí o jednotlivých součástkách nám osvětlí funkci nějakého přístroje, tak znalost trojrozměrné struktury, tedy polohy jednotlivých atomů, nám pomůže pochopit biologický děj. V tomto případě se jedná o unikátní obranný mechanismus termitů,“ zdůrazňuje vedoucí laboratoře, z níž výzkum pochází, Pavlína Řezáčová.
Původní článek: Skerlova, J.; Brynda, J.; Sobotnik, J.; Zakopcanik, M.; Bourguignon, T.; Sillam-Dussès, D.; Rezacova, P. Crystal structure of blue laccase BP76, a unique termite suicidal defense weapon. Structure 2024,
https://doi.org/10.1016/j.str.2024.07.015
