Spizellomyces punctatus
Виды хитридиевых грибов

Spizellomyces punctatus
Научная классификация Редактировать эту классификацию
Домен:Эукариоты
Королевство:Грибы
Разделение:Хитридиомикота
Сорт:Хитридиомицеты
Заказ:Spizellomycetales
Семья:Spizellomycetaceae
Род:Спизелломицеты
Разновидность:
S. punctatus
Биномиальное имя
Spizellomyces punctatus
(WJ Koch) DJS Barr

Spizellomyces punctatus — хитридиевый гриб , обитающий в почве. [1] Это сапротрофный гриб, который колонизирует разлагающийся растительный материал. [2] Будучи ранним дивергентным грибом , S. punctatus сохраняет предковые клеточные особенности, которые также встречаются у животных и амеб . [3] Его патогенные родственники, Batrachochytrium dendrobatidis и B. salamandrivorans , заражают земноводных и вызывают глобальную потерю биоразнообразия . [4] Чистая культура S. punctatus была впервые получена Кохом (названа Phlyctochytrium punctatum ). [5]

Геном

Геном штамма S. punctatus DAOM BR117 был секвенирован в рамках проекта Origins of Multicellularity. [6] Размер его генома составляет около 24,13 Мб с содержанием GC 47,6%. Геном имеет 9424 предсказанных транскрипта и 8952 предсказанных гена , кодирующих белок. Номер доступа DDBJ/EMBL / GenBank — ACOE00000000. [1]

Генетическая трансформация

Трансформация, опосредованная агробактериями

Генетическая трансформация зооспор S. punctatus фитопатогенным штаммом Agrobacterium tumefaciens EHA105 успешно установлена. Было протестировано несколько маркеров селекции. Рост S. punctatus не ингибируется генетицином (G418), пуромицином и флеомицином D10 (зеоцином) до 800 мг/л. 200 мг/л гигромицина и 800 мг/л нурсеотрицина (CloNAT) полностью ингибируют рост S. punctatus . Ученые, которые разрабатывают этот протокол, используют гигромицин в качестве маркера селекции. Промоторы HSP70 и H2B S. punctatus обеспечивают достаточную экспрессию генов для устойчивости к гигромицину и экспрессии GFP , протестированной в дрожжах. Однако, контролируемый более сильным промотором H2B , GFP не может быть успешно свернута в S. punctatus . Другие флуоресцентные белки, включая tdTomato, mClover3, mCitrine и mCerulean3, функциональны в S. punctatus. [3]

Электропорация

Также был установлен высокоэффективный протокол электропорации для S.punctatus и двух родственных видов хитридиевых B. dendrobatidis и B. salamandrivorans . Оптимальное напряжение для S. punctatus составляет 1000 В. Эффективность составляет около 95% при использовании синхронизированных зооспор. Электропорация с использованием несинхронизированных зооспор также может достигать эффективности более 80%. [7]

Жизненный цикл

Шаровидные зооспоры S.punctatus (3–5 мм) не имеют клеточной стенки . Зооспоры могут плавать с помощью подвижной реснички (20–24 мм) или ползать по поверхности с помощью псевдоподий , заполненных актином . [3]

Во время инцистирования ресничка сначала разбирается посредством интернализации аксонемы . Инициация этого процесса зависит от актина. Аксонема остается нетронутой во время интернализации, а тубулин аксонемы разрушается, по крайней мере частично, протеасомой . Клеточная стенка формируется после интернализации аксонемы. У S. punctatus встречаются пять режимов интернализации аксонемы : разрыв, сматывание в ретракцию, ретракция с ресничным кругом, ретракция с потерей ресничного отсека и везикулярная ретракция. Во-первых, разрыв называется отсоединением реснички. Во-вторых, сматывание в ретракцию происходит одновременно с кортикальным вращением или без него и называется ретракцией с поворотом тела и прямой ретракцией соответственно. В-третьих, во время ретракции с ресничным кругом ресничка оборачивается снаружи зооспоры со слиянием ресничной мембраны и плазматической мембраны. На гидрогелях , покрытых фибронектином 120 кПа , эта ретракция вокруг ресниц происходит в течение секунды. В-четвертых, для ретракции потери цилиарного компартмента расширение цилиарной мембраны сопровождается слиянием цилиарного компартмента с плазматической мембраной. В-пятых, везикулярная ретракция представляет собой создание выпуклости аксонемной петли внутри цилиарной мембраны перед интернализацией. [8] [9]

После того, как ресничка втягивается, циста прорастает и образует ростковую трубку . Затем ростковая трубка удлиняется, образуя ризоидальную систему. Наконец, циста развивается в спорангий , репродуктивную структуру, и начинается митоз . После пяти-восьми синхронных митозов в спорангии образуется 32-256 зооспор. Цилиогенез, вероятно, происходит до целлюляризации. После целлюляризации зооспоры покидают спорангий при подходящих условиях окружающей среды. [3]

Время клеточного цикла было количественно определено с использованием S.punctatus, экспрессирующего H2B-TdTomato, контролируемого промотором H2B, под микроскопом. Ретракция реснички и начало инцистирования происходят в течение одного часа. Зародышевая трубка появляется через один-три часа. Первый митоз происходит через восемь-двенадцать часов. Он завершает пять-восемь раз синхронного митоза за тридцать часов. Средний клеточный цикл занимает около 150 минут. Каждое ядерное деление завершается за 1 минуту. [3]

Редактирование митохондриальной 5'-тРНК

Этот вид примечателен тем, что имеет редактирование митохондриальной 5' тРНК , редкую модификацию, которая, как известно, существует только у видов Amoebozoa Acanthamoeba castellanii [1] и видов Chytridiomycota Harpochytrium 94, Harpochytrium 105, Monoblepharella 15 и Hyaloraphidium curvatum . [10] [11] Митохондриальный геном S. punctatus кодирует восемь тРНК, которые распознают кодоны лизина , аспарагиновой кислоты , триптофана , метионина , тирозина , глутамина , пролина и лейцина . тРНК Leu распознает кодон UAG как лейцин вместо стоп-кодона. [10]

тРНК образуют вторичные структуры, состоящие из спиральных стеблей. Предсказанные из мтДНК , несоответствия обнаружены в первых трех нуклеотидах восьми акцепторных стеблей тРНК. Секвенирование зрелых митохондриальных тРНК показало замену пиримидинов или пуринов пуринами (A на G, U на G, U на A и C на A), которые восстанавливают спаривание оснований. Сайты редактирования всегда ограничены первыми тремя позициями. [10] [12]

Редактирование митохондриальной 5' тРНК S.punctatus было подтверждено in vitro. Используя митохондриальный экстракт, 5' несовпадения синтетических тРНК-транскриптов удаляются, и нуклеотиды включаются в направлении от 3' к 5', используя последовательность 3' тРНК в качестве шаблонов. Модели редактирования митохондриальной 5' тРНК аналогичны тем, которые обнаружены у A. castellanii. [13]

Гомологи рецепторов фитогормонов

Рецепторы этилена и цитокинина в растениях являются гистидинкиназами . [14] Гистидинкиназы в грибах являются гибридными гистидинкиназами из-за слияния гистидинкиназы/гистидинкиназоподобных АТФазных каталитических доменов (HK/HATPase домены) с доменом приемника. Гомологи рецепторов этилена и цитокинина также обнаружены в нескольких жгутиковых и нежгутиковых родах грибов, включая Spizellomyces . В целом, эти два фитогормона являются сигнальными молекулами в биотических взаимодействиях растений. Рецепторы этилена и цитокинина в ранних диверсифицирующихся грибах могут играть важную роль в колонизации суши. [2]

Опсины

Существует два типа опсинов: [15] [16] Опсины типа 1 используются прокариотами и некоторыми водорослями (как компонент каналородопсинов ) и грибами , [17] тогда как животные используют опсины типа 2. [ 15] Опсины типа 2 относятся к семейству рецепторов, сопряженных с G-белком , класса А. [18] Оба типа являются семитрансмембранными рецепторами и ковалентно связывают ретиналь в качестве хромофора, что превращает их в фоторецепторы, воспринимающие свет. Однако оба типа не связаны на уровне последовательности. [19]

У других грибов, таких как Blastocladiella emersonii , жгутиконосный грибок раннего расхождения, опсины типа 1 используются для фототаксиса . [20] Однако у S. punctatus опсины типа 1 не существуют, [21] но есть предполагаемый опсин типа 2. Он разделяет с другими рецепторами, связанными с G-белком, ряд консервативных мотивов и аминокислот, включая лизин, соответствующий остатку 296 в родопсине крупного рогатого скота, [22], который важен для связывания с ретином и светочувствительности. [23] Как предполагает моделирование структуры на основе шаблонов, он также структурно похож на опсины типа 2 животных. По крайней мере, с точки зрения вычислений, он может связывать ретиналь как хромофор. Однако он предпочитает связывать 9-цис-ретиналь, [22] в отличие от большинства классических опсинов животных типа 2, таких как родопсин крупного рогатого скота , который связывает 11-цис-ретиналь в темном состоянии. [24] [25] [26] [27] [28] Однако биологическая функция опсина S. punctatus неизвестна. [22] Также неясно, является ли он действительно опсином типа 2, поскольку он отсутствует в комплексной пилогении опсинов, которая охватывает как можно больше опсинов. [29] В принципе, если это фоторецептор, он мог бы развить светочувствительность независимо.

Эндонуклеаза Фанзора

Fanzor — это белок, кодируемый эукариотическими транспозонами, и, как полагают, он произошел от TnpB , эффектора прокариотической РНК-управляемой системы, известной как OMEGA. TnpB также считается предполагаемым предком Cas12 , РНК-управляемой эндонуклеазы, используемой в системе CRISPR-Cas . Это предполагает связь между Fz, TnpB и Cas12, несмотря на их различные роли и контекст в прокариотических и эукариотических клетках. Spizellomyces punctatus широко использовался для изучения структуры Fanzor. [30]

Ссылки

  1. ^ abc Russ C, Lang BF, Chen Z, Gujja S, Shea T, Zeng Q и др. (август 2016 г.). "Последовательность генома Spizellomyces punctatus". Genome Announcements . 4 (4). doi :10.1128/genomeA.00849-16. PMC  4991717 . PMID  27540072.
  2. ^ ab Hérivaux A, Dugé de Bernonville T, Roux C, Clastre M, Courdavault V, Gastebois A и др. (январь 2017 г.). Taylor JW (ред.). «Идентификация гомологов рецепторов фитогормонов у ранних расходящихся грибов предполагает роль восприятия растений в колонизации суши грибами». mBio . 8 (1). doi :10.1128/mBio.01739-16. PMC 5285503 . PMID  28143977. 
  3. ^ abcde Medina EM, Robinson KA, Bellingham-Johnstun K, Ianiri G, Laplante C, Fritz-Laylin LK, Buchler NE (май 2020 г.). «Генетическая трансформация Spizellomyces punctatus, ресурс для изучения хитридиевой биологии и эволюционной клеточной биологии». eLife . 9 : e52741. doi : 10.7554/eLife.52741 . PMC 7213984 . PMID  32392127. 
  4. ^ Fisher MC, Garner TW (июнь 2020 г.). «Хитридовые грибы и глобальное снижение численности амфибий». Nature Reviews. Microbiology . 18 (6): 332– 343. doi : 10.1038/s41579-020-0335-x. hdl : 10044/1/78596 . PMID  32099078. S2CID  211266075. Архивировано из оригинала 25.05.2022 . Получено 23.08.2022 .
  5. ^ Koch WJ (май 1957). «Два новых хитрида в чистой культуре, Phlyctochytrium punctatum и Phlyctochytrium irregulare». Журнал Научного общества Элиши Митчелла . 73 (1): 108– 122. JSTOR  24333923.
  6. ^ Ruiz-Trillo I, Burger G, Holland PW, King N, Lang BF, Roger AJ, Gray MW (март 2007 г.). «Истоки многоклеточности: инициатива многотаксонного генома». Trends in Genetics . 23 (3): 113– 118. doi :10.1016/j.tig.2007.01.005. PMID  17275133.
  7. ^ Swafford AJ, Hussey SP, Fritz-Laylin LK (сентябрь 2020 г.). "Высокоэффективная электропорация хитридиевых грибов". Scientific Reports . 10 (1): 15145. Bibcode :2020NatSR..1015145S. doi :10.1038/s41598-020-71618-2. PMC 7493940 . PMID  32934254. 
  8. ^ Koch WJ (1968). «Исследования подвижных клеток хитридиевых грибов. V. Ретракция жгутиков у задненижних однофлагеллятных грибов». American Journal of Botany . 55 (7): 841– ​​859. doi :10.1002/j.1537-2197.1968.tb07442.x. ISSN  1537-2197.
  9. ^ Venard CM, Vasudevan KK, Stearns T (октябрь 2020 г.). «Интернализация и деградация аксонемы ресничек у хитридиевых грибов». Cytoskeleton . 77 (10): 365–378 . doi :10.1002/cm.21637. PMC 7944584 . PMID  33103844. 
  10. ^ abc Laforest MJ, Bullerwell CE, Forget L, Lang BF (август 2004 г.). «Происхождение, эволюция и механизм редактирования 5' тРНК у хитридиомицетовых грибов». РНК . 10 (8): 1191– 1199. doi :10.1261/rna.7330504. PMC 1370609 . PMID  15247432. 
  11. ^ Bullerwell CE, Lang BF (август 2005 г.). «Эволюция грибов: случай исчезающей митохондрии». Current Opinion in Microbiology . Взаимодействие хозяина и микроба: грибы / под ред. Howard Bussey · Взаимодействие хозяина и микроба: паразиты / под ред. Artur Scherf · Взаимодействие хозяина и микроба: вирусы / под ред. Margaret CM Smith. 8 (4): 362– 369. doi :10.1016/j.mib.2005.06.009. PMID  15993645.
  12. ^ Laforest MJ, Roewer I, Lang BF (февраль 1997 г.). «Митохондриальные тРНК в низшем грибе Spizellomyces punctatus: редактирование тРНК и 'стоп' кодоны UAG, распознаваемые как лейцин». Nucleic Acids Research . 25 (3): 626– 632. doi :10.1093/nar/25.3.626. PMC 146481. PMID  9016605 . 
  13. ^ Bullerwell CE, Gray MW (январь 2005 г.). «Характеристика in vitro активности редактирования тРНК в митохондриях Spizellomyces punctatus, гриба рода Chytridiomycete». Журнал биологической химии . 280 (4): 2463–2470 . doi : 10.1074/jbc.M411273200 . PMID  15546859.
  14. ^ Bidon B, Kabbara S, Courdavault V, Glévarec G, Oudin A, Héricourt F и др. (ноябрь 2020 г.). «Пути передачи сигналов цитокинина и этилена от прокариот к эукариотам». Cells . 9 (11): 2526. doi : 10.3390/cells9112526 . PMC 7700396 . PMID  33238457. 
  15. ^ ab Plachetzki, David C.; Fong, Caitlin R.; Oakley, Todd H. (7 июля 2010 г.). «Эволюция фототрансдукции из предкового циклического нуклеотидного управляемого пути». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 277 (1690): 1963– 1969. doi :10.1098/rspb.2009.1797. PMC 2880087. PMID  20219739 . 
  16. ^ Ферналд, РД (29 сентября 2006 г.). «Проливая генетический свет на эволюцию глаз». Science . 313 (5795): 1914– 1918. Bibcode :2006Sci...313.1914F. doi :10.1126/science.1127889. PMID  17008522. S2CID  84439732.
  17. ^ Waschuk SA, Bezerra AG, Shi L, Brown LS (май 2005 г.). «Leptosphaeria rhodopsin: bacteriorhodopsin-like proton pump from a eukaryote». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (19): 6879– 83. Bibcode : 2005PNAS..102.6879W. doi : 10.1073/pnas.0409659102 . PMC 1100770. PMID  15860584 . 
  18. ^ Katritch V, Cherezov V, Stevens RC (2013-01-06). "Структура-функция суперсемейства рецепторов, сопряженных с G-белком". Annual Review of Pharmacology and Toxicology . 53 (1): 531– 556. doi :10.1146/annurev-pharmtox-032112-135923. PMC 3540149. PMID  23140243 . 
  19. ^ Findlay, JB; Pappin, DJ (15 сентября 1986 г.). «Семейство белков опсинов». The Biochemical Journal . 238 (3): 625– 42. doi :10.1042/bj2380625. PMC 1147185. PMID  2948499 . 
  20. ^ Авелар, Габриэла Мол; Глейзер, Талита; Леонард, Гай; Ричардс, Томас А.; Ульрих, Хеннинг; Гомес, Сьюли Л. (сентябрь 2015 г.). «Циклический GMP-зависимый K + канал в бластокладиомицете грибе Blastocladiella emersonii». Eukaryotic Cell . 14 (9): 958– 963. doi :10.1128/EC.00087-15. PMC 4551585. PMID  26150416. 
  21. ^ Галиндо, Луис Хавьер; Милнер, Дэвид С.; Гомес, Суэли Лопес; Ричардс, Томас А. (июль 2022 г.). «Система восприятия света у общего предка грибов». Current Biology . 32 (14): 3146–3153.e3. doi : 10.1016/j.cub.2022.05.034 . PMC 9616733. PMID  35675809. S2CID  249438858 . 
  22. ^ abc Ahrendt SR, Medina EM, Chang CA, Stajich JE (2017-04-27). «Изучение свойств связывания и структурной стабильности опсина в хитридиевых грибах Spizellomyces punctatus с использованием сравнительного и молекулярного моделирования». PeerJ . 5 : e3206. doi : 10.7717/peerj.3206 . PMC 5410147 . PMID  28462022. 
  23. ^ Люнг, Николь Ю.; Тхакур, Дхананджай П.; Гурав, Адишти С.; Ким, Сан Хун; Ди Пицио, Антонелла; Нив, Маша Ю.; Монтелл, Крейг (апрель 2020 г.). «Функции опсинов во вкусе дрозофилы». Современная биология . 30 (8): 1367–1379.e6. дои :10.1016/j.cub.2020.01.068. ПМЦ 7252503 . ПМИД  32243853. 
  24. ↑ Уолд, Джордж (июль 1934 г.). «Каротиноиды и цикл витамина А в зрении». Nature . 134 (3376): 65. Bibcode :1934Natur.134...65W. doi : 10.1038/134065a0 . S2CID  4022911.
  25. ^ Уолд, Джордж; Браун, Пол К.; Хаббард, Рут; Орошник, Уильям (15 июля 1955 г.). «Затрудненные цис-изомеры витамина А и ретинена: структура нео-изомера В». Труды Национальной академии наук . 41 (7): 438– 451. Bibcode : 1955PNAS...41..438W. doi : 10.1073/pnas.41.7.438 . PMC 528115. PMID  16589696 . 
  26. ^ BROWN, PK; WALD, G (октябрь 1956). "Нео-b-изомер витамина A и ретинена". Журнал биологической химии . 222 (2): 865–77 . doi : 10.1016/S0021-9258(20)89944-X . PMID  13367054.
  27. ^ Орошник, Уильям (июнь 1956 г.). «СИНТЕЗ И КОНФИГУРАЦИЯ НЕО-b ВИТАМИНА А И НЕОРЕТИНЕНА b». Журнал Американского химического общества . 78 (11): 2651– 2652. doi :10.1021/ja01592a095.
  28. ^ Орошник, Уильям; Браун, Пол К.; Хаббард, Рут; Уолд, Джордж (сентябрь 1956 г.). «ЗАТРОНУТЫЕ ЦИС-ИЗОМЕРЫ ВИТАМИНА А И РЕТИНЕНА: СТРУКТУРА НЕО-b-ИЗОМЕРА». Труды Национальной академии наук . 42 (9): 578– 580. Bibcode : 1956PNAS...42..578O. doi : 10.1073/pnas.42.9.578 . PMC 534254. PMID  16589909 . 
  29. ^ Гюманн, Мартин; Портер, Меган Л.; Бок, Майкл Дж. (6 августа 2022 г.). «Глюопсины: опсины без связывающего сетчатку лизина». Клетки . 11 ( 15): 2441. doi : 10.3390/cells11152441 . PMC 9368030. PMID  35954284. 
  30. ^ Сайто, Макото (28 июня 2023 г.). «Fanzor — это эукариотическая программируемая РНК-управляемая эндонуклеаза». Nature . 620 (7974): 660– 668. Bibcode :2023Natur.620..660S. doi : 10.1038/s41586-023-06356-2 . PMC 10432273 . PMID  37380027. S2CID  259286102. 
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Spizellomyces_punctatus&oldid=1219641660"