Druh termitov Neocapritermes taracua si v hmyzej ríši vyvinul ojedinelý obranný mechanizmus.
Neocapritermes taracua. Zdroj: bucek-lab.org
Vedci z Ústavu organickej chémie a biochémie Akadémie vied ČR (ÚOCHB AV ČR) v spolupráci s Fakultou tropického poľnohospodárstva Českej poľnohospodárskej univerzity (ČZU) v Prahe lúštia záhadu zo života termitov. V kolóniách druhu Neocapritermes taracua totiž jestvuje unikátny druh obrany, ktorú obstarávajú termití robotníci na sklonku života.
V prípade napadnutia sa obetujú a odštartujú explozívnu chemickú reakciu. Jej výsledkom je toxická kvapalina, ktorá znehybní a otrávi ich protivníka. Jana Škerlová a jej kolegovia z vedeckej skupiny Pavlíny Maloy Řezáčovej dokázali podrobne opísať, ako tajomný enzým, ktorý nosia termity na chrbte, funguje. Článok uverejnil vedecký časopis Structure.
Batôžteky na chrbte
Druh termitov Neocapritermes taracua vyvinul v hmyzej ríši ojedinelý obranný mechanizmus. Kľúčovú úlohu v ňom hrajú dosluhujúci termití robotníci. V špeciálnych vreckách na chrbte postupne zhromažďujú jeden konkrétny enzým, modrú lakázu BP76. Keď sa hniezdo ocitne v ohrození, starší jedinci tento „batoh“ roztrhnú.
Enzým sa potom takmer okamžite zmieša s ďalšou, dovtedy pomerne neškodnou látkou uloženou v tele termitov a vznikne lepkavá kvapalina obsahujúca vysoko jedovaté benzochinóny. Tým termití kamikadze zahubia seba, ale zároveň znehybnia či zabijú aj útočníka.
Lakáza BP76 na chrbte termita Neocapritermes taracua. Zdroj: DOI: 10.1016/j.str.2024.07.015
Modrá lakáza na chrbte termitov
Skutočnou vedeckou hádankou bolo, ako je možné, že tento potenciálne výbušný enzým zostáva aktívny v pevnom skupenstve na chrbte hmyzu. Pomocou röntgenovej kryštalografie vyriešili rébus ľudia z vedeckej skupiny Štruktúrnej biológie v ÚOCHB AV ČR.
Janu Škerlovú zaujalo, že spomínaná modrá lakáza má nezvyčajne silnú väzbu spájajúcu dve aminokyseliny (stavebné kamene bielkovín) blízko aktívneho miesta enzýmu, kde sa viaže a reaguje cieľová molekula.
„Vyriešenie trojrozmernej štruktúry lakázy BP76 odhalilo, že tento enzým využíva celý rad stabilizačných stratégií, ktorým vďačí za to, že je nielen veľmi odolný, ale aj plne funkčný i v náročných podmienkach panujúcich v tropických dažďových pralesoch,“ vysvetlila vedkyňa. Vďaka unikátnej štruktúre zostáva lakáza BP76 nielen neporušená, ale aj aktívna, aj keď spočíva na chrbte termita počas celého jeho života. To je kľúčové pre úlohu enzýmu v obrannom mechanizme, pretože v prípade útoku na kolóniu musí byť reakcia okamžitá.
Obeta pre ostatných
So samovražedným nákladom môžu termity druhu Neocapritermes taracua prežiť celý život. Keď sú jedince mladé a dokážu pre svoju kolóniu vykonať veľa práce, majú enzýmu v zadných vreckách len veľmi málo. Modré vrecko, v ktorom sa hromadí výbušný materiál, sa časom zväčšuje, zatiaľ čo hmyzu, naopak, ubúdajú sily. Poslednou službou je tak ich schopnosť obetovať sa pre dobro hniezda.
Fakt, že termit Neocapritermes taracua disponuje pevnými balíčkami účinného enzýmu zastrčenými do vreciek v jeho pláštenke, ktoré v prípade núdze neváha použiť ako zbraň, pozorovali bádatelia po prvý raz pred rokmi vo Francúzskej Guyane. Aj tento výskum, ktorý publikoval časopis Science, nesie pečať ÚOCHB. Podieľal sa na ňom profesor Ján Šobotník, ktorý spolupracoval na súčasnej štúdii, aj keď aktuálne pôsobí na Fakulte tropického poľnohospodárstva ČZU.
„Náš objav je výbornou ukážkou nezastupiteľnej úlohy štruktúrnej biológie. Podobne ako povedomie o jednotlivých súčiastkach nám osvetlí funkciu nejakého prístroja, znalosť trojrozmernej štruktúry, teda polohy jednotlivých atómov, nám pomôže pochopiť biologický dej. V tomto prípade ide o unikátny obranný mechanizmus termitov,“ zdôraznila Pavlína Řezáčová, vedúca laboratória, z ktorého výskum pochádza.
Zdroj: AV ČR
(JM)
