Potencjał szlaków metabolicznych grzybów z rodzaju Trichoderma w procesie degradacji/transformacji mykotoksyn fuzaryjnych wraz z oceną biodostępności nowopowstałych produktów w warunkach in vitro

Krótki opis projektu: (Cel projektu, zadania, grupy docelowe, efekty projektu)

Celem projektu jest ocena możliwości wykorzystanie grzybów z rodzaju Trichoderma do degradacji szkodliwych  toksyn  (mykotoksyny)  wytwarzanych  przez  patogeniczne  grzyby  z  rodzaju Fusarium.  Projekt ukierunkowany jest na poznanie metabolicznych szlaków degradacyjnych grzybów Trichoderma, w trakcie których mogą powstawać toksyny  o  zmienionej  strukturze  chemicznej. Celem projektu jest również ocena zdolności  nowo  zidentyfikowanych  pochodnych  mykotoksyn  do  wchłaniania  przez  model  nabłonka jelitowego wykorzystującego linię ludzkich komórek jelitowych.

Do  zaplanowanych  badań  należy  wykazanie,  że  rozbudowany  system  enzymatyczny  grzybów Trichoderma skutecznie umożliwia degradację mykotoksyn obecnych w podłożu. Zbadane zostaną czynniki wpływające na proces rozkładu mykotoksyn (pH,  czas  inkubacji,  temperatura). Następnie, wykorzystując specjalistyczną  aparaturę,  zidentyfikowane  zostaną  potencjalne  związki,  które  mogłyby  powstawać  we wspomnianych wcześniej szlakach degradacyjnych. W dalszej kolejności przy wykorzystaniu różnorodnych procesów  chemicznych  podjęte  zostaną  badania  nad  izolacją/syntezą  nowopowstałych  związków. Oczyszczone substancje będące produktami rozkładu toksyn grzybów Fusarium przez grzyby Trichoderma, będą  poddane  ocenie  wchłaniania  przez  nabłonek  jelitowy  przy  wykorzystaniu  linii  ludzkich  komórek jelitowych w warunkach pozaustrojowych.

Odnotowywany w ostatnich latach wpływ globalnego ocieplenia na produkcję zbóż może być bardzo znaczący i szkodliwy, ponieważ dojrzewanie zbóż w Południowej i Środkowej Europie nastąpi znacznie wcześniej niż obecnie. Wystąpienie tych niekorzystnych zjawisk pogodowych wpływa istotnie na dobrostan roślin zbóż, poprzez wzrost agresywności szkodników (jako źródła chorób grzybowych), a także rozwój chorób  grzybowych,  skutecznie zmniejszających  plonowanie i zwiększających zanieczyszczenie mykotoksynami. Jedną z bardzo ważnych i częstych chorób, które bardzo często dotykają uprawy zbóż (a w kontekście  zmiany  klimatu  dodatkowo  nabierająca  coraz  większego  znaczenia)  jest  fuzarioza  kłosa (Fusarium head blight, FHB).

W związku z ogromnym zagrożeniem, jakie niesie FHB, produkcja ekologiczna ziarna zbóż bez użycia fungicydów może być bardzo trudna, ale nawet i ta metoda nie daje całkowitej gwarancji powodzenia udanej  uprawy.  Dlatego  też,  bardzo  ważnym  podejściem  jest  znalezienie  odpowiedniej  metody,  która pozwoli na skuteczną ochronę upraw roślin, a także ograniczy zastosowanie pestycydów. Jednym z takich sposobów  jest  ochrona  roślin  zbóż  metodami  biologicznymi.  Potencjał  z  zastosowania  grzybów antagonistycznych  z  rodzaju Trichoderma przeciwko  patogenicznym  grzybom  z  rodzaju Fusarium,  jaki  w ostatnich latach został wykazany, daje z jednej strony ogromne możliwości w zwalczaniu tych patogenów. Ale z drugiej jednak, mogą być zdolne do degradacji mykotoksyn poprzez ich metabolizm. W tym aspekcie istnieje wiele do odkrycia.

Metabolity toksyn grzybów Fusarium, powstałe podczas przemian w organizmach żywych stanowią rodzący się problem w środowisku naukowym, ponieważ nie ma do tej pory danych na temat ich działania toksycznego in vivo. Ograniczenia związane z prowadzeniem tego typu badań wynikają często z trudności z dostępem do czystego związku, który mógłby być wykorzystany w badaniach toksykologicznych. Niewielka dostępność i wysoki stopień złożoności badań in vivo stwarzają barierę w pozyskiwaniu informacji na temat skutków zdrowotnych wywołanych metabolizmem zmodyfikowanych mykotoksyn. Jedną z tych dróg są badania na zwierzętach oraz pozaustrojowe badania z wykorzystaniem ludzkich komórek (in vitro).

W świetle powyższych stwierdzeń – w  opinii  Wnioskodawcy – zaproponowane badania dotyczą bardzo ważnego zagadnienia z punktu widzenia nauk rolniczych. Jak dotąd antagonistyczne grzyby z rodzaju Trichoderma były wykazywane jako potencjalny środek do walki z patogenicznymi organizmami. Obecnie wiedza  w  zakresie  wykorzystania  tych  organizmów  względem  patogenicznych  grzybów Fusarium jest intensywnie eksplorowana. Niestety kilka aspektów badań nad grzybami z rodzaju Trichoderma jest wciąż do odkrycia. Jednym z tych problemów jest poznanie szlaków degradacyjnych mykotoksyn przy udziale szlaków enzymatycznych grzybów z rodzaju Trichoderma. Nowo odkrywane substancje mogą stanowić potencjalne zagrożenie związane z bezpieczeństwem zdrowotnym żywności (są składnikiem przedostającym się  do  żywności).  Wobec  tego  faktu,  istnieje  konieczność  prowadzenia  badań  nad  szkodliwością  tych substancji.  Jednym  z  elementów  tego  rodzaju  badań  są  prace  związane  z wchłanianiem metabolitów mykotoksyn przez nabłonek jelitowy w warunkach poza ustrojowych.

Biorąc pod uwagę powyższe stwierdzenia, w opinii autorów, proponowane badania w niniejszym projekcie w sposób szczególny przyczynią się do rozwoju nauk rolniczych. Badania te potencjalnie mogą przyczynić  się  do  odkrycia  nowych  właściwości  grzybów Trichoderma (w kontekście  właściwości degradacyjnych  względem  mykotoksyn  grzybów Fusarium),  co  może  być  cechą  pożądaną  (jeśli  ich toksyczność okaże się niższa niż ich toksyn macierzystych). Z drugiej jednak pozwolą wykazać, czy nowo powstałe metabolity są mniej, bardziej lub też porównywalnie toksyczne jak ich macierzyste substancje, względem komórek jelita cienkiego w badaniach in  vitro, co jest bardzo istotne z punktu bezpieczeństwa zdrowia publicznego.