Net als bacteriën komen gisten overal voor, zelfs in en rond ons lichaam. En net als bij bacteriën kun je besmet raken door gisten en ziek worden. Gisten infecteren ongeveer 150 miljoen mensen per jaar en doden ongeveer 1,7 miljoen, vooral degenen die immuungecompromitteerd zijn.

Gistcellen en menselijke immuunsysteemcellen vertrouwen op verrassend vergelijkbare chemische reacties om te weten wanneer ze moeten groeien. Wetenschappers van de Universiteit van Arizona hebben subtiele verschillen vastgesteld tussen de twee celtypen die kunnen helpen bij de ontwikkeling van antischimmelmiddelen die in staat zijn ziekteverwekkende gisten in het lichaam aan te vallen en tegelijkertijd het immuunsysteem te sparen.

Hun bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift eLife , hebben niet alleen implicaties voor de ontwikkeling van geneesmiddelen, ze bieden ook belangrijk inzicht in de evolutie van een oude groeicontroleroute die wordt aangetroffen in alle meercellige organismen.

Het is algemeen bekend in de wetenschappelijke gemeenschap dat een conglomeraat van eiwitten genaamd TORC1 - een afkorting van Target of Rapamycin kinase Complex 1 - de groei van cellen regelt in alles, van mensen tot gisten. Maar onderzoekers hebben nu het eiwit geïdentificeerd en genoemd dat dit proces in gisten in gang zet - een voedingssensor en TORC1-regulator die ze Ait1 noemden. Als het normaal werkt, sluit Ait1 TORC1 in gisten af ​​wanneer cellen worden uitgehongerd voor voedingsstoffen, waardoor de celgroei wordt geblokkeerd.

"Ait1 is een beetje als een hand die TORC1 op zijn plaats houdt, met een vinger die over de top reikt en TORC1 aan en uit zet, afhankelijk van hoeveel voedingsstoffen een cel heeft", zei co-auteur van de studie Andrew Capaldi, een universitair hoofddocent in de UArizona Afdeling Moleculaire en Cellulaire Biologie en lid van het BIO5 Instituut.

Het Capaldi Lab is geïnteresseerd in het bepalen hoe cellen stress en hongersnood voelen en vervolgens beslissen hoe snel ze willen groeien. Begrijpen hoe TORC1 wordt geactiveerd in verschillende organismen is belangrijk voor het ontwikkelen van behandelingen voor een breed scala aan ziekten.

TORC1 werd oorspronkelijk ontdekt in gist, maar het is ook van cruciaal belang voor de activering van cellen in het menselijke immuunsysteem om een ​​reactie op te zetten. Wanneer TORC1 niet naar behoren werkt, kan het leiden tot de ontwikkeling van kanker, diabetes en verschillende neurologische aandoeningen, waaronder epilepsie en depressie.

"Als TORC1 te actief is, kan het kanker of epilepsie veroorzaken. Als het te weinig actief is, kan het depressie veroorzaken," zei Capaldi. "We noemen dit Goudlokje-verordening."

Maar het feit dat menselijke lichamen afhankelijk zijn van dezelfde TORC1-route als gist, vormt een probleem.

Capaldi zei dat als wetenschappers medicijnen ontwikkelen die de groei van ziekteverwekkende gisten remmen door TORC1 onder controle te houden, "we in grote problemen verkeren aangezien TORC1 ook de groei van menselijke immuuncellen en meer regelt."

"Je kunt bijvoorbeeld de groei van gist heel gemakkelijk blokkeren met rapamycine - een medicijn dat zich direct bindt aan en remt TORC1 - dus dat zou elke infectie goed bestrijden," zei Capaldi. "Maar datzelfde medicijn wordt regelmatig gebruikt bij transplantatiepatiënten om hun immuunsysteem te onderdrukken, dus dat zou een ramp zijn."

De onderzoekers ontdekten dat hoewel de TORC1-route erg op elkaar lijkt in gist en mensen, mensen niet afhankelijk zijn van Ait1 om TORC1 te reguleren. Geneesmiddelen die specifiek gericht zijn op Ait1 zouden dus de groei van gist moeten remmen en niet van menselijke immuuncellen.

Ait1 is pas in de afgelopen 200 miljoen jaar geëvolueerd, wat evolutionair gezien relatief recent is. Ongeveer 200 miljoen jaar geleden lijkt een TORC1-regulator genaamd Rheb uit de cellen van verschillende organismen te zijn verdwenen, precies toen Ait1 evolueerde.

"We hebben aangetoond dat sommige van de oude TORC1-regulatoren die bij mensen (inclusief Rheb) worden gevonden, verloren zijn gegaan in dezelfde gisten die 200 miljoen jaar geleden Ait1 kregen," zei Capaldi. "Dezelfde oude regulatoren zijn ook verloren gegaan in de evolutie van andere eencellige organismen, waaronder veel parasieten en planten. Het is dus zeer waarschijnlijk dat andere eencellige organismen nieuwe regulatoren hebben gekregen - vergelijkbaar met Ait1 - van zichzelf. Nu mensen kunnen erop uit gaan om ze te zoeken, omdat ze ook goede doelwitten voor drugs zullen zijn." + Verder verkennen

Waarom sommige gisten beter zijn in fermentatie bij de productie van alcohol