Mantarlar Neden Oksalik Asit Salgılar? Odun, Taş ve Kristaller

Oksalik asit, iki karboksil grubu taşıyan küçük bir organik asit. Mantar biyolojisinde bu molekül üç ayrı sahnede karşımıza çıkıyor: odunun içinde bir çürütme aracı, kayanın yüzeyinde bir mineral çözücü, hifin üzerinde bir kristal olarak. Jeomikoloji alanını derleyen bir çalışma, mantarların metallerin kimyasal biçimini değiştirdiğini ve minerallerin oluşumuna ya da çözünmesine aracılık ettiğini belirtir (Gadd, 2017).

Oksalat nasıl üretilir? Oksaloasetattan tek bir kesme

Oksalat farklı biyokimyasal yollarla oluşabilir; mantarlarda oksaloasetatın hidrolitik bölünmesi özellikle önemli bir yol olarak görülür (Han ve ark., 2007). Aspergillus niger üzerindeki bir laboratuvar çalışmasında oksaloasetat asetilhidrolaz (OAH) enziminin oksaloasetatı oksalat ve asetata böldüğü, OAH taşımayan bir mutantın hiç oksalat üretmediği ve bu nedenle bu mantarda oksalat üretiminden yalnızca OAH'nin sorumlu olduğu gösterilmiştir (Ruijter ve ark., 1999).

Aynı çalışmada oksalik asit üretimini belirleyen başlıca etkenin dış ortamın pH'ı olduğu bulunmuştur: kültürün pH'ı 3 ve üzerinde kaldıkça belirgin miktarda oksalik asit oluşmuş, pH 2'nin altına indiğinde hiç oluşmamıştır (Ruijter ve ark., 1999). Yazarlar ayrıca glukoz oksidaz ve OAH taşımayan bir suşun pH 5'te sitrik asit ürettiğini bildirir (Ruijter ve ark., 1999); bu mantarın sitrik asit hikâyesi sitrik asit ve Aspergillus niger yazısında.

Aynı enzim başka bir küfte de aynı işi görür. Botrytis cinerea'nın oahA genini klonlayan bir çalışmada bu genin bozulması oksalat oluşumunu ortadan kaldırmış, sağlam gen ise OAH'si çalışmayan bir A. niger mutantında oksalat üretimini geri getirmiştir (Han ve ark., 2007). Bu küfün şarapçılıktaki ikili yüzünü soylu çürüklük ve Botrytis cinerea yazısında ele alıyoruz.

Odunun içinde: kahverengi çürüklükte oksalat

Kahverengi çürükçül bir tür olan Fomitopsis palustris üzerine yapılan bir çalışmada bu mantarın odunu çürütürken büyük miktarda oksalik asit salgıladığı ve bu salgının odun hücre duvarının yıkımı için vazgeçilmez olduğu belirtilir (Watanabe ve ark., 2010). Araştırmacıların tanımladığı FpOAR adlı zar proteinini taşıyan maya hücreleri oksalik aside dirençli hâle gelmiş ve daha az oksalat biriktirmiştir (Watanabe ve ark., 2010).

Genom verisine dayanan bir çalışmaya göre kahverengi çürükçül mantarlar odunu Fenton temelli yükseltgenme ile enzimatik hidrolizi birleştirerek parçalar ve bu iki adım birbirine çok yakın yerde bağdaşmaz (Presley ve ark., 2018). Oksalat burada iki yönlü çalışır: üç değerlikli demiri tekli oksalat kompleksleri olarak hareketlendirerek Fenton kimyasını kolaylaştırabilir ya da demirin indirgenmesini kısıtlayan çoklu komplekslerle bu tepkimeyi baskılayabilir (Presley ve ark., 2018).

Odun dilimleri boyunca yapılan haritalamada ilerleyen hif cephesinin yakınında oksaloasetaz ifadesinin iki mantarda da arttığı, endoglukanaz etkinliğinin ise çürümenin daha ileri evrelerinde doruğa çıktığı görülmüştür (Presley ve ark., 2018). Yazarlar bu tabloyu, mantarların oksalatı Fenton tepkimelerini artıracak ama oksidatif hasarı sınırlayacak bir düzeyde tuttuğu yönünde yorumlar (Presley ve ark., 2018). İki çürüklük tipinin farkı beyaz çürüklük ve kahverengi çürüklük, beyaz çürükçüllerin bakırlı enzimi lakkaz enzimi nedir yazısında.

Salgılanan oksalatı geri toplamak

Oksalatı parçalayan enzimler de mantarların takımında yer alabilir: 23 mantarın salgı ürünlerini inceleyen bir laboratuvar çalışmasında dokuz mantar, hidrojen peroksit artışıyla oksalat oksidaz üreticisi, sekiz mantar formik asit artışıyla oksalat dekarboksilaz üreticisi olarak gruplanmış; kalan altı mantarda ise iki ürün artmadan oksalat azalmıştır (Grąz ve ark., 2022). Kahverengi çürüklük çalışmasında da oksalat dekarboksilaz etkinliğinin hif cephesinin gerisinde, daha çürümüş odunda arttığı ve oksalat düzeyinin burada dengelendiği gözlenmiştir (Presley ve ark., 2018).

Taşın yüzeyinde: mineral çözünmesi

Oksalatın ikinci sahnesi kayadır. Jeomikoloji derlemesi, mantarların kaya ve minerallerin biyolojik aşınmasında ve mantar kökenli mineral oluşumunda rol aldığını, likenler ile mikorizaların bu süreçlerde önemli etkenler olduğunu aktarır (Gadd, 2017). Derlemeye göre yapı malzemeleri ve kültürel miras eserleri de bu biyolojik bozulmadan etkilenebilir (Gadd, 2017).

Antarktika'da kayanın içinde yaşayan liken ağırlıklı mikrobiyal toplulukları inceleyen bir çalışmada bu toplulukların oksalat ürettiği ve oksalatın mineral çözünmesini artırdığı gösterilmiştir (Johnston ve ark., 1993). Aynı çalışmada kumtaşının liken katmanı hizasında pul pul ayrılmasının, silisyum, demir ve alüminyum oksalat komplekslerinin oluşumuyla hızlanan çimento çözünmesiyle açıklanabileceği belirtilir (Johnston ve ark., 1993). Liken ortaklığı için liken ve mantar sembiyozu, demiri yakalayan başka bir molekül ailesi için siderofor nedir yazısına bakabilirsiniz.

Kristale dönüşen asit: kalsiyum oksalat

Oksalatın üçüncü sahnesi hifin kendisi. Ektomikorizal bir mantar olan Piloderma fallax'ın besi ortamında incelendiği bir laboratuvar çalışmasında hif yüzeyinde oluşan kristaller X ışını kırınımıyla kalsiyum oksalat monohidrat, yani whewellit olarak tanımlanmıştır (Tuason ve ark., 2009). Aynı çalışmada kalsiyum ve fosfor eklemenin kristal miktarını belirgin biçimde etkilediği, kalsiyum düzeyi ile kristal miktarı arasındaki güçlü doğrusal ilişkinin yalnızca fosfor kısıtlıyken görüldüğü bildirilmiştir (Tuason ve ark., 2009). Yazarlara göre bu biyomineralleşme topraktaki kalsiyum ve fosfor döngüsünde bir adım olabilir (Tuason ve ark., 2009).

Bir kültürel miras alanındaki kireçtaşı heykellerin yüzeyinden izole edilen mantarlarla yapılan bir laboratuvar çalışmasında Aspergillus ve Penicillium izolatlarının kültürde whewellit kristalleri oluşturduğu, yüzeydeki tabakanın ise kalsitten oluştuğu belirlenmiştir (Li ve ark., 2018). Yazarlar bu kristal farkını, tabakanın iki ayrı yolla oluşabileceğinin işareti sayar (Li ve ark., 2018).

Kristalin sonrası: oksalat-karbonat yolu

Kalsiyum oksalat toprakta kalıcı olmayabilir. Oksalat-karbonat yolu, kalsiyum oksalatın düşük magnezyumlu kalsite yükseltgenmesini kapsar ve atmosferdeki karbondioksit için uzun vadeli bir karasal yutak olarak önerilmiştir (Martin ve ark., 2012). Toprak mikrokozmoslarıyla yapılan aynı çalışmada pH yükselmesini esas olarak bakterilerin sağladığı, ancak bakterilerin oksalat tüketimi için mantarların varlığına ihtiyaç duyduğu gösterilmiştir (Martin ve ark., 2012). Toprakta mantarların kurduğu ilişkilerin geniş çerçevesi mantarların çevresel rolü ve misel ağı yazısında.

Bilimsel referanslar

Gadd, G.M. (2017). The Geomycology of Elemental Cycling and Transformations in the Environment. Microbiol Spectr, 5(1). PMID 28128071. DOI 10.1128/microbiolspec.FUNK-0010-2016.

Grąz, M. et al. (2022). Oxalic acid degradation in wood-rotting fungi. Searching for a new source of oxalate oxidase. World J Microbiol Biotechnol, 39(1), 13. PMID 36380124. DOI 10.1007/s11274-022-03449-4.

Han, Y. et al. (2007). Oxaloacetate hydrolase, the C-C bond lyase of oxalate secreting fungi. J Biol Chem, 282(13), 9581-9590. PMID 17244616. DOI 10.1074/jbc.M608961200.

Johnston, C.G. et al. (1993). Biogeochemistry of oxalate in the antarctic cryptoendolithic lichen-dominated community. Microb Ecol, 25(3), 305-19. PMID 24189925. DOI 10.1007/BF00171895.

Li, T. et al. (2018). Role of Fungi in the Formation of Patinas on Feilaifeng Limestone, China. Microb Ecol, 76(2), 352-361. PMID 29307025. DOI 10.1007/s00248-017-1132-6.

Martin, G. et al. (2012). Fungi, bacteria and soil pH: the oxalate-carbonate pathway as a model for metabolic interaction. Environ Microbiol, 14(11), 2960-70. PMID 22928486. DOI 10.1111/j.1462-2920.2012.02862.x.

Presley, G.N. et al. (2018). A genomics-informed study of oxalate and cellulase regulation by brown rot wood-degrading fungi. Fungal Genet Biol, 112, 64-70. PMID 27543342. DOI 10.1016/j.fgb.2016.08.004.

Ruijter, G.J.G. et al. (1999). Oxalic acid production by Aspergillus niger: an oxalate-non-producing mutant produces citric acid at pH 5 and in the presence of manganese. Microbiology (Reading), 145(Pt 9), 2569-2576. PMID 10517610. DOI 10.1099/00221287-145-9-2569.

Tuason, M.M. et al. (2009). Calcium oxalate biomineralization by Piloderma fallax in response to various levels of calcium and phosphorus. Appl Environ Microbiol, 75(22), 7079-85. PMID 19783744. DOI 10.1128/AEM.00325-09.

Watanabe, T. et al. (2010). Oxalate efflux transporter from the brown rot fungus Fomitopsis palustris. Appl Environ Microbiol, 76(23), 7683-90. PMID 20889782. DOI 10.1128/AEM.00829-10.

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