Ergosterol Nedir? Mantar Hücre Zarının Sterolü

İnsan hücresinin zarında kolesterol varsa, mantar hücresinin zarında ne var? Mantarların büyük kısmında cevap ergosterol. Küçük bir ayrıntı gibi duran bu molekül, mantar ilaçlarının neyi hedeflediğini, topraktaki mantar miktarının nasıl ölçüldüğünü ve bitkilerin mantarı nasıl tanıdığını aynı yerden açıklar.

Mantarın sterolü: her mantarda aynı mı?

Ergosterol, maya ve mantar hücre zarlarının zarın akışkanlığını, geçirgenliğini ve zara bağlı proteinlerin çalışmasını belirleyen temel bileşenidir (Jordá ve ark., 2020). Uzun süre "mantar sterolü" diye anılan bu molekülün krallık içindeki dağılımı ise tahmin edilenden daha karışıktır. Mantar krallığının güncel soy ağacı üzerine yerleştirilen sterol verileri, erken ayrılan mantar soylarında kolesterol ve benzeri sterollerden daha sonra ayrılan soylarda ergosterole doğru bir eğilim olduğunu göstermiştir (Weete ve ark., 2010). Aynı çalışmada bu desenden sapan gruplar da sıralanır: Glomeromycota'da 24-etil kolesterol, pas mantarlarında farklı 24-etil steroller ve Pneumocystis'te kolesterol baskın sterol olarak bulunmuştur (Weete ve ark., 2010). Yine de tür sayısı kalabalık mantar soylarının çoğunda ergosterol başlıca steroldür (Weete ve ark., 2010).

Krallığın öteki ayırt edici özellikleri mantarlar bitki mi, hayvan mı yazısında.

Kolesterolle aynı işi aynı biçimde mi görür?

İki molekül yapıca akrabadır ama zar içinde birebir aynı davranmaz. Tek tip fosfolipitten kurulan model zarlarla yapılan bir laboratuvar çalışmasında, ergosterol oranı yüzde 25 mol düzeyine kadar arttıkça yağ asidi zincirlerinin düzeni ve zarın yırtılma direnci artmış, bu oranın üstüne çıkıldığında ise iki değer de değişmemiştir (Hsueh ve ark., 2007). Aynı zar kolesterolle hazırlandığında zincir düzeni sterol oranıyla, incelenen yüzde 40 mol düzeyine kadar doğrusal biçimde artmaya devam etmiştir (Hsueh ve ark., 2007).

Ergosterol nasıl üretilir?

Ergosterol üretimi pek çok enzimin katıldığı karmaşık ve enerji açısından pahalı bir yoldur (Jordá ve ark., 2020). Ekmek mayası üzerine yapılan çalışmaları derleyen bir yazıda bu yol üç modüle ayrılır: mevalonat yolu, farnesil pirofosfat yolu ve ergosterol sentezi (Hu ve ark., 2017). Aynı derlemeye göre HMG-CoA'nın HMGR enzimiyle sentezlendiği adım yolun başlıca metabolik kontrol noktasıdır ve fazla steroller esterleştirilerek ya da asetillenerek lipit damlacıklarında depolanır veya hücre dışına verilir (Hu ve ark., 2017).

Yolun ortasında iki adım özellikle dikkat çeker. İlki skualen monooksijenaz enziminin skualene bir oksijen atomu ekleyip onu 2,3-oksidoskualene çevirdiği, hız sınırlayıcı olarak tanımlanan tepkimedir (Sagatova, 2021). İkincisi sterol çekirdeğinden bir metil grubunun uzaklaştırıldığı 14α-demetilasyon adımıdır; bu adımı CYP51 adlı enzim yürütür (Lepesheva ve ark., 2018).

Hücre bu pahalı üretimi sıkı biçimde ayarlar. Mayada ergosterol düzeyi ortamdaki steroller, oksijen ve demir gibi etkenlere göre; gen ifadesi, enzimlerin geri bildirimle baskılanması ve hücre içindeki yerlerinin değişmesi gibi birbiriyle örtüşen mekanizmalarla denetlenir (Jordá ve ark., 2020). Aynı derleme, bu denetimde Upc2, Ecm22, Hap1, Rox1 ve Mot3 adlı düzenleyici proteinlerin ergosterol genlerinin ifadesini koordine ettiğini belirtir (Jordá ve ark., 2020).

Mantar ilaçları neden ergosterolü hedefler?

Bu bölüm bilgilendirme amaçlıdır; ilaçların seçimi ve kullanımı hekimin işidir. Ergosterol neredeyse yalnızca mantarlarda bulunan bir zar lipitidir (Mille-Lindblom ve ark., 2004). Sterol dağılımını inceleyen yazarlar da azoller gibi bazı mantar ilaçlarının ergosterol sentezindeki tepkimeleri hedeflediğini ve bu dağılımı anlamanın bu yüzden pratik önem taşıdığını vurgular (Weete ve ark., 2010). Literatürde üç ana yaklaşım tanımlanır.

Polien tarafındaki tablo tek tip değildir. Uzun süre kabul gören modelde amfoterisinin zarın içinde kanal benzeri kümeler kurup hücreyi sızdırdığı düşünülüyordu; maya üzerindeki deneyler ise molekülün ağırlıklı olarak zarın dışında bir "sterol süngeri" gibi davrandığını göstermiştir (Anderson ve ark., 2014). Aynı ailedeki natamisin ise laboratuvar deneylerinde ergosterole özgül biçimde bağlanmış, fakat nistatin ve filipinden farklı olarak maya zarının geçirgenliğini değiştirmeden büyümeyi durdurmuştur (Te Welscher ve ark., 2008).

Bitkiler ergosterolü nasıl "görür"?

Bitkilerin mantarları erken evrede tanımasında rol oynayan mikroba özgü moleküler desenler arasında kitin, kitosan, β-glukanlar, elisitinler ve ergosterol sayılır (Klemptner ve ark., 2014). Aynı derlemede ergosterol "öksüz" bir desen olarak anılır ve bitkideki savunma yanıtlarının sistem düzeyinde anlaşılması için daha fazla çalışma gerektiği belirtilir (Klemptner ve ark., 2014). Listedeki ilk molekülün hücre duvarındaki yeri kitin nedir yazısında.

Topraktaki mantarı ergosterolle saymak

Ergosterol neredeyse yalnızca mantarlarda bulunduğu için çevre mikrobiyologları onu yaşayan mantar biyokütlesinin göstergesi olarak sıkça kullanır; bu kullanım, molekülün mantar ölünce hızla parçalandığı varsayımına dayanır (Mille-Lindblom ve ark., 2004). Aynı çalışmanın laboratuvar deneyleri bu varsayımı sınamıştır: güneş ışığından korunan örneklerde ergosterol iki ayda yüzde 34'ten fazla azalmamış, ışık altında ise 24 saatte yüzde 43 azalmıştır (Mille-Lindblom ve ark., 2004). Yazarlar bu yüzden ergosterolün canlı mantar göstergesi olarak dikkatle kullanılmasını önerir (Mille-Lindblom ve ark., 2004).

İkinci sınır sterol dağılımından gelir. Glomeromycota gibi ergosterolün baskın sterol olmadığı grupların varlığı, bu molekülün o gruplar için biyokütle göstergesi olarak kullanılmasını geçersiz kılar (Weete ve ark., 2010). Toprak altındaki mantar ağının ekosistemdeki yeri için mantarların çevresel rolü ve misel ağı yazısına bakabilirsiniz.

Mutfaktaki uzantısı: D2 vitamini

Ergosterolün mutfağa en yakın yüzü, ultraviyole ışıkla D2 vitaminine dönüşebilmesidir; bu dönüşümün kimyası, mantarın ışığa tutulması ve D2 ile D3 karşılaştırması D vitamini ve mantarlar yazısında ayrıntılı olarak ele alınıyor. Reishi'deki ergosterol türevleri için de Ganoderma sterolleri yazısı var. Mantarlardan çıkıp bitki korumada kullanılan başka bir molekül ailesini strobilurin nedir yazısında anlattık.

Bilimsel referanslar

Anderson, T.M. et al. (2014). Amphotericin forms an extramembranous and fungicidal sterol sponge. Nat Chem Biol, 10(5), 400-6. PMID 24681535. DOI 10.1038/nchembio.1496.

Hsueh, Y.W. et al. (2007). Ergosterol in POPC membranes: physical properties and comparison with structurally similar sterols. Biophys J, 92(5), 1606-15. PMID 17142279. DOI 10.1529/biophysj.106.097345.

Hu, Z. et al. (2017). Recent Advances in Ergosterol Biosynthesis and Regulation Mechanisms in Saccharomyces cerevisiae. Indian J Microbiol, 57(3), 270-277. PMID 28904410. DOI 10.1007/s12088-017-0657-1.

Jordá, T. et al. (2020). Regulation of Ergosterol Biosynthesis in Saccharomyces cerevisiae. Genes (Basel), 11(7), 795. PMID 32679672. DOI 10.3390/genes11070795.

Klemptner, R.L. et al. (2014). Ergosterol, an orphan fungal microbe-associated molecular pattern (MAMP). Mol Plant Pathol, 15(7), 747-61. PMID 24528492. DOI 10.1111/mpp.12127.

Lepesheva, G.I. et al. (2018). CYP51 as drug targets for fungi and protozoan parasites: past, present and future. Parasitology, 145(14), 1820-1836. PMID 29642960. DOI 10.1017/S0031182018000562.

Mille-Lindblom, C. et al. (2004). Ergosterol as a measure of living fungal biomass: persistence in environmental samples after fungal death. J Microbiol Methods, 59(2), 253-62. PMID 15369861. DOI 10.1016/j.mimet.2004.07.010.

Sagatova, A.A. (2021). Strategies to Better Target Fungal Squalene Monooxygenase. J Fungi (Basel), 7(1), 49. PMID 33450973. DOI 10.3390/jof7010049.

Te Welscher, Y.M. et al. (2008). Natamycin blocks fungal growth by binding specifically to ergosterol without permeabilizing the membrane. J Biol Chem, 283(10), 6393-401. PMID 18165687. DOI 10.1074/jbc.M707821200.

Weete, J.D. et al. (2010). Phylogenetic distribution of fungal sterols. PLoS One, 5(5), e10899. PMID 20526375. DOI 10.1371/journal.pone.0010899.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 10  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya