Блейкслея триспора
Виды грибов

Блейкслея триспора
Научная классификация Редактировать эту классификацию
Домен:Эукариоты
Королевство:Грибы
Разделение:Мукоромицеты
Сорт:Мукоромицеты
Заказ:Мукоровые
Семья:Хоанефоровые
Род:Блэйксли
Разновидность:
Б. триспора
Биномиальное имя
Блейкслея триспора
Синонимы
  • Choanephora trispora Sinha (1940)

Blakeslea trispora — это плесень , относящаяся к отделу Zygomycota . Этот вид хорошо изучен на предмет его способности вырабатывать каротиноиды, в частности, β-каротин и ликопин . β-каротин — предшественник витамина А, и как β-каротин, так и ликопин играют важную роль в ингибировании окислительного стресса . [1] [2] [3] Blakeslea trispora обычно выделяют из образцов почвы на юге США и в Южной Азии. B. trispora — патоген тропических растений. [4] [5] Тестирование патогенности in vivo с использованием животных моделей показывает, что этот гриб не является причиной заболеваний животных или человека. [1]

История

Род Blakeslea был назван в честь американского ботаника Альберта Фрэнсиса Блейксли на основе B. trispora . [4] Пока А. Ф. Блейксли изучал другой гриб под названием Botrytis rileyi , он сотрудничал с Роландом Такстером для дальнейшего изучения этого гриба. В 1914 году, когда Такстер проводил дальнейшие исследования Botrytis rileyi, Blakeslea trispora был случайно выделен из зараженной гусеницы, инфицированной Botrytis rileyi . [4] Blakeslea trispora был впервые идентифицирован из личинок гусеницы, которая росла на растении коровьего гороха . [4] Гусеница была заражена грибом Botrytis rileyi; однако считалось, что Blakeslea trispora случайно перешла на больную гусеницу, питающуюся цветком коровьего гороха. [4] Когда Такстер впервые идентифицировал B. trispora , он считал, что B. trispora очень тесно связан с родом Choanephora из-за очень похожей морфологии спорангиоспор. [4] [5] Оба имеют характерный коричневый цвет со слабыми продольными полосками на стенке спорангиолы. Форма больших сферических головок их спорангиол также похожа. [4] [5] Однако Choanephora и Blakeslea считаются разными родами и могут быть различимы по стенке споры и ее отделению от стенки спорангиолы. [5] Виды Choanephora имеют очень плотно прилегающую стенку спорангиолы в отличие от видов Blakeslea , у которых стенка спорангиолы легко отделяется от лежащей под ней споры при созревании. [5]

Рост и морфология

Blakeslea trispora подвергается как половому, так и бесполому размножению. [1] [5] Бесполая репродуктивная фаза Blakeslea trispora включает в себя производство спорангиоспор , образующихся в спорангиях . [6] После высвобождения они могут прорастать в присутствии свободной воды. [6] Колонии B. trispora быстро растут на агаризованной питательной среде при температуре 25 °C. Сначала они белые, но по мере созревания становятся желтыми, бледно-коричневыми и очень темно-коричневыми. [4] [7] Гифы B. trispora асептированные, очень плотные и сильно разветвленные. [7] Половое размножение происходит путем образования зигоспор , которые содержат высокие концентрации липидов , богатых триглицеридами , и фосфатидилхолина . [6] Зигоспоры могут сохраняться в течение длительного времени, и их прорастание зависит от цитоплазматической регуляторной системы , которая поддерживает покой и предотвращает прорастание при наличии неблагоприятных условий роста. [6] Зигоспоры имеют размер от 40 до 80 мкм. Они имеют сферическую или слегка сплющенную форму. [4] [5] Blakeslea trispora имеет гетероталлическую систему спаривания, имеющую (+) и (-) типы спаривания. [1] Контакт и взаимообмен между противоположными типами спаривания являются необходимым предшественником для индукции полового размножения и развития зигоспор. [5] Расширения, называемые гаметангиями , образуются из каждого из совместимых гаплоидных мицелиев. После анастомоза образуется плодородный гетерокариотический зигоспорангий, внутри которого развиваются зигоспоры. [8] Во время полового размножения каротиноидные пигменты вырабатываются обоими типами спаривания. Каротиноиды являются предшественниками многих апокаротиноидов , которые содержат очень важные специфичные для пола предшественники, триспоровую кислоту (TSA) для полового размножения Blakeslea trispora . [9] Каротины , полученные из каротиноидов, далее обрабатываются каротиноксигеназой для синтеза триспоровой кислоты (TSA). [9] TSA, полученная из каротина, стимулирует обе сексуально комплементарные клетки к установлению контакта друг с другом. [9] TSA считается важной сигнальной молекулой для инициации и контроля полового размножения. [6] [9]

Физиология

В начале цикла полового размножения B. trispora начальным этапом является производство каротинов из каротиноидов. [9] [10] Каротины далее обрабатываются каротиноксигеназой, которая кодируется в гене tsp3 B. trispora , для производства TSA. [11] TSA производится обоими типами спаривания: (+) и (-) штаммами, и он обильно производится, особенно когда совместимые мицелии выращиваются вместе. [12] [10] Поскольку эти два разных типа пола производят TSA, они чувствуют сексуально комплементарные клетки и образуют гаметангии. В конце концов, эти гаметангии сливаются, и образуются зигоспорангии. [8] Когда эти два разных типа спаривания встречаются друг с другом, каждый тип спаривания передает специфичный для пола предшественник триспороида TSA и действует как сигнал для синтеза поверхностного белка агглютинина . Агглютинин позволяет двум TSA распознавать друг друга. Затем он вызывает быстрый контакт и эффективное взаимодействие между этими двумя различными типами спаривания. [9] Кроме того, стимуляция обоих типов спаривания TSA способствует синтезу β-каротина . По мере того, как вырабатывается β-каротин, он становится предшественником триспороида, который является феромоном для B. trispora . [9] Выработка β-каротина способствует процессу положительной обратной связи , который дополнительно стимулирует каротиногенез и выработку триспороида, который служит веществом, увеличивающим β-каротин. Кроме того, он действует как гормональный стимулятор его биосинтеза . [1] [11] [10] Таким образом, Blakeslea trispora требует определенных концентраций TSA для активации каротиногенеза и выработки большего количества каротиноидов (около 0,5% от его сухого веса ), которые могут накапливаться в зигоспорах B. trispora . [9] [10] Таким образом, как TSA, так и триспороид действуют как половые гормоны в Blakeslea trispora , что запускает половое размножение и контролирует тесный контакт между гетероталличными штаммами, далее управляя образованием половых структур, зигоспор. [10] Каротиноиды абсолютно необходимы не только для производства триспоровой кислоты, но и для процесса образования зиготы, как значимые факторы для производства спорополленина , структурного компонента клеточной стенки зигоспор. [10] Важно регулировать этот синтез по типу обратной связи с помощью каротиноидов и дальнейшего синтеза TSA. [9] [10]Следовательно, образование зигоспор можно предотвратить путем ингибирования каротиногенеза в Blakeslea trispora . [10]

Приложения

Бифункциональная ликопинциклаза/фитоенсинтаза
Идентификаторы
ОрганизмБлейкслея триспора
СимволcarRA
UniProtQ67GH9
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро

Blakeslea trispora полезна в качестве источника β-каротина и его предшественника, ликопина, в промышленном производстве. Эти молекулы являются полезными пищевыми красителями и могут оказывать благотворное влияние на здоровье человека как антиоксиданты . [13]

Производство ликопина в первую очередь требует некоторого взаимодействия между спаривающимися штаммами. Blakeslea trispora нуждается в обоих типах спаривания для синтеза ликопина в коммерчески применимых масштабах. (-) штамм в два раза пропорционально важнее (+) штамма в определении производительности синтеза ликопина. [13] Для производства оптимального количества ликопина благоприятен избыточный (-) тип спаривания в соотношении 1:2 (+/-) с возрастом инокулята 36 и 48 часов соответственно. [13] [14] [3] [12]

ликопин

Blakeslea trispora , как известно, является наиболее эффективным производителем ликопина. [15] Ликопин перерабатывается ликопинциклазой , что приводит к образованию β-каротина. Для промышленного производства ликопина Blakeslea trispora выращивают с ингибитором ликопинциклазы, который можно вводить в процесс ферментации . [3] Зигоспоры Blakeslea trispora, как правило, содержат максимальное количество ликопина. [6] Ликопин является промежуточным продуктом в биосинтезе всех дициклических каротиноидов, включая β-каротин. [1]

Ликопин является одной из важнейших молекул каротина, поскольку он способен производить как β-каротин, так и другие каротиноиды, хорошо известные своей мощной антиоксидантной активностью. Таким образом, β-каротин и другие каротиноиды играют решающую роль в снижении окислительного стресса и защите сердечно-сосудистой системы. [3] Каротиноиды обладают высокоэффективной антиоксидантной активностью по удалению ROS ( активных форм кислорода ), таких как синглетный кислород и свободные радикалы . Поэтому они обладают способностью предотвращать хронические заболевания, такие как рак, цереброваскулярные и сердечно-сосудистые заболевания и инфаркт миокарда . Ликопин считается очень важным и актуальным источником для здоровья человека. [3] [15] Исследование, проведенное Вэйлянем Ху и его коллегами в 2013 году, показало, что введение ликопина взрослым мышам, по-видимому, улучшает активность антиоксидантного фермента. [15] Они сообщили, что введение порошка Blakeslea trispora , который содержит большое количество ликопина, имеет потенциал для защиты печени, мозга, почек и кожи от окислительного стресса. Это достигается путем снижения концентрации ROS и усиления активности антиоксидантного фермента. [15] Кроме того, они продолжают изучать, может ли гриб Blakeslea trispora быть мощным эффектором против старения из-за его способности эффективно производить большое количество ликопина. [15]

β-каротин

β-каротин — это молекула, которая имеет красно-оранжевый пигмент. Поэтому он используется в качестве красителя для пищевых продуктов. [12] β-каротин является членом каротинов, которые являются высоконенасыщенными производными изопрена . [12] Поскольку Blakeslea trispora обладает эффективной способностью производить большое количество β-каротина из ликопина, Blakeslea trispora является основным организмом, используемым для его производства в промышленных масштабах. [12]

Известно, что β-каротины являются мощными стимуляторами иммунной системы человека и играют важную роль в профилактике дегенеративных заболеваний и рака. [12] [15] Все клетки способны вырабатывать и регулировать ROS. [12] Однако нарушение регуляции ROS может привести к повреждению ДНК , инактивации ферментов и белков, разрушению мембран. Это в конечном итоге приводит к гибели клеток, становясь очень токсичным для людей. [12] Дальнейшие исследования использования β-каротина, собранного из Blakeslea trispora, могут привести к значительному улучшению здоровья человека при лечении и профилактике некоторых хронических заболеваний, таких как рак.

Ссылки

  1. ^ abcdef Бриттон Г., Пфандер Х., Лиаен-Йенсен С. (2009). Питание и здоровье . Базель: Birkhäuser. ISBN 978-3-7643-7501-0.
  2. ^ Choudhari S, Singhal R (март 2008). «Оптимизация среды для производства бета-каротина Blakeslea trispora: статистический подход». Bioresource Technology . 99 (4): 722– 30. doi :10.1016/j.biortech.2007.01.044. PMID  17379513.
  3. ^ abcde Wang HB, He F, Lu MB, Zhao CF, Xiong L, Yu LJ (2014). «Избыточное накопление высококачественного ликопина за счет ингибирования биосинтеза γ-каротина и эргостерина у Blakeslea trispora». Журнал функциональных продуктов питания . 7 : 435–442 . doi : 10.1016/j.jff.2014.01.014.
  4. ^ abcdefghi Thaxter R (1914). «Blakeslea, Dissophora и Haplosporangium, nova genera». Новые или особые зигомицеты . 3 (58): 355–366 .
  5. ^ abcdefgh Kirk PM (1984). "Монография Choanephoraceae" (PDF) . Commonwealth Mycological Institute . 152 : 1– 67. Архивировано из оригинала (PDF) 2017-12-01 . Получено 2017-11-25 .
  6. ^ abcdef Терешина ВМ, Меморская АС, Кочкина ГА, Феофилова ЕП (2002). "Покоящиеся клетки в цикле развития Blakeslea trispora: отличительные особенности состава липидов и углеводов". Микробиология . 71 (6): 684– 689. doi :10.1023/A:1021432007070.
  7. ^ ab Ho HM, Chang LL (2003). «Заметки о зигомицетах Тайваня (III): два новых для Тайваня вида Blakeslea (Choanephoracease)». Taiwania . 48 (4): 232–238 .
  8. ^ ab Sahadevan Y, Richter-Fecken M, Kaerger K, Voigt K, Boland W (декабрь 2013 г.). «Ранние и поздние триспороиды по-разному регулируют выработку β-каротина и уровни транскриптов генов в мукоровых грибах Blakeslea trispora и Mucor mucedo». Applied and Environmental Microbiology . 79 (23): 7466– 75. doi :10.1128/AEM.02096-13. PMC 3837771 . PMID  24056470. 
  9. ^ abcdefghi Верещагина ОА, Терешина ВМ (25 сентября 2014 г.). "Триспороиды и каротиногенез у Blakeslea trispora". Микробиология . 83 (5): 438– 449. doi :10.1134/S0026261714050270.
  10. ^ abcdefgh Верещагина ОА, Меморская АС, Кочкина ГА, Терешина ВМ (2012). "Триспороиды и каротиноиды у штаммов Blakeslea trispora, различающихся по способности к образованию зигот". Микробиология . 81 (5): 517– 525. doi :10.1134/S0026261712050165.
  11. ^ ab Burmester A, Richter M, Schultze K, Voelz K, Schachtschabel D, Boland W, et al. (Ноябрь 2007). «Расщепление бета-каротина как первый шаг в синтезе половых гормонов у зигомицетов опосредовано бета-каротиноксигеназой, регулируемой триспоровой кислотой». Fungal Genetics and Biology . 44 (11): 1096– 108. doi :10.1016/j.fgb.2007.07.008. PMID  17822929.
  12. ^ abcdefgh Roukas T (2015). «Роль окислительного стресса в производстве каротина Blakeslea trispora при глубинной ферментации». Critical Reviews in Biotechnology . 36 (3): 424– 33. doi :10.3109/07388551.2014.989424. PMID  25600464.
  13. ^ abc Pegklidou K, Mantzouridou F, Tsimidou MZ (июнь 2008 г.). «Производство ликопина с использованием Blakeslea trispora в присутствии 2-метилимидазола: выход, селективность и аспекты безопасности». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 56 (12): 4482– 90. doi :10.1021/jf800272k. PMID  18494492.
  14. ^ Wang Q, Feng LR, Luo W, Li HG, Zhou Y, Yu XB (январь 2015 г.). «Влияние процесса инокуляции на производство ликопина Blakeslea trispora в реакторе с перемешиванием». Прикладная биохимия и биотехнология . 175 (2): 770– 9. doi :10.1007/s12010-014-1327-y. PMID  25342268.
  15. ^ abcdef Hu W, Dai D, Li W (август 2013 г.). «Омолаживающий эффект порошка Blakeslea trispora на взрослых мышей». Biotechnology Letters . 35 (8): 1309– 15. doi :10.1007/s10529-013-1206-6. PMID  23636861.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Blakeslea_trispora&oldid=1225215619"