Neocapritermes taracua termity zawierają enzym kończący życie, który po zmieszaniu z innym związkiem podczas ataku wytwarza śmiercionośną ciecz, poświęcając termit w celu ochrony jego kolonii.
Starsze termity robotnicze z gatunek Neocapritermes taracua chronić swoje kolonie za pomocą niezrównanego mechanizmu obronnego. Kiedy kolonia zostaje zaatakowana, poświęcają się, wywołując wybuchową reakcję chemiczną, w wyniku której powstaje toksyczna ciecz, która unieruchamia i zatruwa przeciwnika.
Teraz naukowcy z Instytutu Chemii Organicznej i Biochemii Czeskiej Akademii Nauk, we współpracy z kolegami z Wydziału Rolnictwa Tropikalnego Czeskiego Uniwersytetu Przyrodniczego w Pradze, rozwikłali tajemnice tych termitów kamikaze.
W badaniu opublikowanym w czasopiśmie naukowym Strukturadr Jana Škerlová i jej współpracownicy z grupy naukowej dr hab. Prof. Pavlína Maloy Řezáčová szczegółowo opisuje mechanizm działania tajemniczego enzymu, który termity przenoszą na grzbietach.
Naukowcy z Instytutu Chemii Organicznej i Biochemii Czeskiej Akademii Nauk, we współpracy z kolegami z Wydziału Rolnictwa Tropikalnego Czeskiego Uniwersytetu Przyrodniczego w Pradze, odkrywają tajemnice życia termitów.
Unikalne mechanizmy obronne Neocapritermes Taracua
Gatunek termitów Neocapritermes taracua wykształcił specyficzny mechanizm obronny, niespotykany w świecie owadów. Termity robotnicze odgrywają w nim kluczową rolę. Przez całe życie stopniowo gromadzą określony enzym, niebieską lakazę BP76, w specjalnych kieszeniach na plecach. Kiedy ich kolonia znajduje się w niebezpieczeństwie, starsze osobniki rozdzierają ten „plecak”. Następnie enzym niemal natychmiast miesza się z inną substancją zgromadzoną w ciele termita, która do tego momentu jest stosunkowo nieszkodliwa, tworząc lepką ciecz zawierającą silnie trujące benzochinony. Chociaż zabija to samego termita kamikaze, unieruchamia lub zabija atakującego.
Przełom naukowy w stabilności enzymów
To, w jaki sposób ten potencjalnie wybuchowy enzym pozostaje aktywny w stanie stałym na grzbietach owadów, było prawdziwą zagadką naukową. Naukowcy z grupy badawczej Biologii Strukturalnej w IOCB Praga rozwiązali zagadkę za pomocą krystalografii rentgenowskiej. Jana Škerlová zaintrygował fakt, że niebieska lakaza przenoszona przez termity zawiera niezwykle silne wiązanie między dwoma aminokwasami – będącymi elementami budulcowymi białek – w pobliżu miejsca aktywnego enzymu, z którym wiąże się docelowa cząsteczka i gdzie reaguje .
Wyjaśnia: „Odkrycie trójwymiarowej struktury lakazy BP76 ujawniło, że enzym ten wykorzystuje różnorodne strategie stabilizacji, dzięki czemu jest nie tylko bardzo trwały, ale także w pełni funkcjonalny nawet w trudnych warunkach tropikalnych lasów deszczowych”.
Dzięki swojej unikalnej strukturze lakaza BP76 nie tylko pozostaje nienaruszona, ale także aktywna, mimo że przez całe życie spoczywa na grzbiecie termita. Ma to kluczowe znaczenie dla roli enzymu w mechanizmie obronnym, ponieważ w przypadku ataku na kolonię reakcja musi być natychmiastowa.
Dożywotnie obciążenie termitami
Termity gatunku Neocapritermes taracua może przeżyć całe życie z tym samobójczym obciążeniem. Młode osobniki, które nadal są w stanie wykonać dużo pracy dla swojej rodziny, noszą w tylnych kieszeniach jedynie niewielkie ilości enzymu. Niebieski „plecak”, w którym gromadzi się materiał wybuchowy, z czasem staje się większy, w miarę jak owad traci siły. Jego ostatnią przysługą dla kopca termitów jest gotowość poświęcenia się dla dobra kolonii.
Rola biologii strukturalnej w zrozumieniu obrony przed termitami
Fakt, że Neocapritermes taracua termity mają w kieszeniach płaszczy przeciwdeszczowych solidne pakiety aktywnego enzymu, których nie wahają się użyć jako broni w sytuacji awaryjnej, co po raz pierwszy zaobserwowali naukowcy z Gujany Francuskiej kilka lat temu. Wyniki tych badań opublikowano w czasopiśmie Naukanosi także pieczęć IOCB Praga. Jednym z badaczy, którzy współpracowali przy tym przełomowym badaniu, był profesor Jan Šobotník, który jest także współautorem niniejszego artykułu i obecnie pracuje na Wydziale Rolnictwa Tropikalnego Czeskiego Uniwersytetu Przyrodniczego.
„Nasze odkrycie doskonale ilustruje niezastąpioną rolę biologii strukturalnej. Tak jak wiedza o poszczególnych elementach instrumentu rzuca światło na jego działanie, tak znajomość trójwymiarowej struktury (tj. pozycji poszczególnych atomów) cząsteczki pomaga nam zrozumieć proces biologiczny. W tym przypadku jest to unikalny mechanizm obronny termitów” – podkreśla Pavlína Řezáčová, kierownik laboratorium, z którego pochodzą badania.
Odniesienie: „Struktura krystaliczna niebieskiej lakazy BP76, wyjątkowa broń do obrony przed samobójstwem termitów” Jana Škerlová, Jiří Brynda, Jan Šobotník, Marek Zákopčaník, Petr Novák, Thomas Bourguignon, David Sillam-Dussès i Pavlína Řezáčová, 15 sierpnia 2024 r., Struktura.
DOI: 10.1016/j.str.2024.07.015
