Podospora anserina - Podospora anserina

Podospora anserina
Podospora anserina.jpg
Kmen divokého typu na Petriho misce
Vědecká klasifikace
Království:
Houby
Divize:
Ascomycota
Pododdělení:
Pezizomycotina
Třída:
Sordariomycetes
Objednat:
Sordariales
Rodina:
Lasiosphaeriaceae
Rod:
Podospora
Druh:
P. anserina
Binomické jméno
Podospora anserina
(Rabenh.) Niessl, 1883
Synonyma
  • Malinvernia anserina Rabenh., 1857
  • Sordaria anserina (Rabenh.) G. Winter, 1873
  • Pleurage anserina (Rabenh.) Kuntze, 1898

Podospora anserina je model vláknitý ascomycete houba. Je pseudohomotalický a pro člověka nepatogenní.[1] Tento druh je koprofilní a kolonizuje trus býložravých zvířat.[2]

Taxonomie

Podospora anserina byl původně pojmenován Malinvernia anserina Rabenhorst (1857) a Podospora anserina byl následně publikován v Niessl von Mayendorf, G. 1883: Ueber die Theilung der Gattung Sordaria. Hedwigia 22: 153–156, která se dnes používá k označení běžného laboratorního kmene z něj, konkrétně „Niessl“. Je také známá jako Pleurage anserina (Ces.) Kuntze.[3][4] Genetika P. anserina byly charakterizovány v Rizet a Engelmann (1949) a přezkoumány Esserem (1974). P. anserina Odhaduje se, že se lišil od N. crassa Před 75 miliony let na základě 18s rRNA a proteinové ortologické sdílejí 60-70% homologii.[5]NCBI Taxonomy ID: 5145,[6] MycoBank # 100818[7] Ortology genových klastrů mezi nimi Aspergillus nidulans a Podospora anserina mají 63% identickou primární aminokyselinovou sekvenci (dokonce i ty, které jsou z odlišných tříd) a průměrná aminokyselina srovnávaných proteomů je o 10% nižší, což vede k hypotézám odlišných druhů, ale sdílených genů

Výzkum

Podospora jako modelový organismus ke studiu genetiky, stárnutí (stárnutí, degenerace buněk), vývoj ascomycete, nekompatibilita heterokaryonů (páření v houbách ),[8] priony a mitochondriální a peroxisomální fyziologie.[9] Podospora je snadno kultivovatelný (například na / v komplexu (plná) bramborová dextróza nebo agar / vývar z kukuřičné mouky nebo dokonce syntetické médium) a pomocí moderních molekulárních nástrojů se s ním snadno manipuluje. Jeho optimální růstová teplota je 25-27 ° C.

Kmeny

Morfologie se liší v závislosti na konkrétním kmeni.

  • ΔPaKu70 se používá ke zvýšení homologní rekombinace v protoplastech během transformací za účelem vytvoření žádoucích delecí genů nebo alelických mutací. A ΔPaKu70 kmene lze dosáhnout transformací protoplastů lineární DNA, která lemuje PaKu70 gen spolu s kazetou s antibiotiky a poté výběr kmenů a ověření pomocí PCR.
  • Mn19 je kmen s dlouhou životností používaný ke studiu stárnutí. Je odvozen z kmene A + -84-11 po kultivaci na manganu (Mn). Bylo hlášeno, že tento konkrétní kmen žil po dobu 2 let v závodním tubusu pokrývajícím více než 400 cm vegetativního růstu.[10]
  • ΔiΔviv je nesmrtelný kmen, který nevykazuje žádné známky stárnutí. Produkuje žlutou pigmentaci. Nedostatek viv prodloužená délka života ve dnech o faktor 2,3 ve srovnání s divokým typem a nedostatkem i o 1,6, ale napětí ΔiΔviv nevykazoval během celé studie žádné stárnutí a byl vegetativní déle než rok. Tyto geny jsou synergické a jsou fyzicky úzce propojeny.[11]
  • AL2 je kmen s dlouhou životností. Vložení lineárního mitochondriálního plazmidu obsahujícího al-2 vykazují prodlouženou životnost. Přírodní izoláty, které však mají homologii al-2 nevykazují prodlouženou životnost.[12]
  • Grisea je kmen s dlouhou životností a mutant pohlcující měď. Tento kmen má nižší afinitu k mědi, a tím i nižší intracelulární hladiny mědi, což vede k použití alternativní oxidanové dráhy odolné vůči kyanidu, PaAOX, (místo mitochondriálního komplexu COX závislého na mědi). Tento kmen také vykazuje stabilnější mtDNA. Použití mědi je podobné Δex1 kmen.[13]
  • Δex1 je „nesmrtelný kmen“, který se pěstuje více než 12 let a stále nevykazuje žádné známky stárnutí. Tento kmen dýchá cestou odolnou vůči kyanidu a citlivou na SHAM. Toto smazání naruší COX komplex[14]
  • kmen divokého typu je kmen divokého typu používaný v mnoha studiích. Popsáno v Esseru, 1974.

Stárnutí

Podospora anserina má určitou délku života a fenotypicky vykazuje stárnutí (pomalejším růstem, méně vzdušnými hyfami a zvýšenou produkcí pigmentu v distálních hyfách). Izoláty však vykazují buď prodlouženou délku života, nebo nesmrtelnost. Ke studiu procesu stárnutí bylo provedeno mnoho genetických manipulací za účelem produkce nesmrtelných kmenů nebo prodloužení délky života. Obecně se zkoumají mitochondrie a mitochondriální chromozomy (všimněte si, že zvířata, úzce spojená s houbami, obsahují podobné organely jako mitochondrie). Je to proto, že během dýchání reaktivní formy kyslíku jsou produkovány, které omezují délku života a v průběhu času se může akumulovat vadná mitochondriální DNA.[15][16] S těmito znalostmi se hodně pozornosti zaměřilo na dostupnost výživy, dýchání (syntéza ATP) a oxidázy, jako je cytochrom c oxidáza. Karotenoidy pigmenty, které se také nacházejí v rostlinách a poskytují zdraví prospěšné účinky na člověka,[17] je známo, že jsou v houbách Podospora odlišný předek Neurospora crassa. v N. crassa (a jiné houby) kartenoidy al geny, jmenovitě zaměřené, poskytují ochranu před UV zářením. Nadměrně vyjádřeno al-2 Podospora anserina prodloužena životnost o 31%.[18] Studie omezení kalorií ukazují, že snížená výživa, jako je cukr, prodlužuje délku života (pravděpodobně kvůli pomalejšímu metabolismu, a tedy snížené produkci reaktivních forem kyslíku nebo indukovaným genům přežití). Bylo také zjištěno, že hladiny intracelulární mědi korelují s růstem. Toto bylo studováno u kmenů deletovaných v Grisea a deletovaných ex1, stejně jako u kmenů divokého typu. Podospora bez Grisea, transkripčního faktoru cooper, snížil hladiny intracelulární mědi, což vedlo k použití alternativní dýchací cesty, která následně produkovala méně oxidačního stresu.[19]

Nekompatibilita s heterokaryonem

Následující geny, alelické i neallelické, se podílejí na vegetativní nekompatibilitě (jsou uvedeny pouze klonované a charakterizované): het-c, het-c, het-s, idi-2, idi-1, idi-3, mod-A, režim-D, mod-E, psp-A. Podospora anserina obsahuje alespoň 9 het loci.[20]

Enzymy

Podospora anserina Je známo, že vyrábí lakázy, typ fenoloxidázy.[21]

Genetika

Originální genetické studie gelovou elektroforézou vedly k zjištění velikosti genomu, ca. 35 megabází, se 7 chromozomy a 1 mitochondriálním chromozomem. V 80. letech byl sekvenován mitochondriální chromozom. Poté byla v roce 2003 zahájena pilotní studie sekvenčních oblastí hraničících s centromerou chromozomu V pomocí BAC klonů a přímého sekvenování.[22] V roce 2008 byla zveřejněna desetinásobná sekvence návrhu genomu.[23] Velikost genomu se nyní odhaduje na 35–36 megabází.[24] Genetická manipulace s houbami je obtížná kvůli nízké homologní účinnosti rekombinace a ektopické integraci (vložení genu na nežádoucí místo)[25] a tím překážkou v genetických studiích (nahrazení alely a vyřazení).[26] Ačkoli v roce 2005 byla vyvinuta metoda delece genu (knock-out) na základě modelu pro Aspergillus nidulans která zahrnovala transformaci kosmidového plazmidu, lepší systém pro Podospora byl vyvinut v roce 2008 pomocí kmene, který postrádal nehomologní koncové proteiny spojující (Ku (protein), známý v Podospora tak jako PaKu70). Tato metoda tvrdila, že 100% transformantů podstoupilo požadovanou homologní rekombinaci vedoucí k alelické náhradě (po transformaci PaKu70 delece může být obnovena křížením s kmenem divokého typu, čímž se získá potomstvo pouze s cílenou delecí genu nebo alelickou výměnou (např. bodová mutace)).[27]

Sekundární metabolity

Je dobře známo, že mnoho organismů ve všech doménách produkuje sekundární metabolity. Je známo, že houby jsou v tomto ohledu plodné. Těžba produktů rodu byla v 90. letech v plném proudu Podospora. Konkrétně pro Podospora anserina, byly objeveny dva nové přírodní produkty klasifikované jako pentaketidy, konkrétně deriváty benzochinonů; tyto vykazovaly antifungální, antibakteriální a cytotoxické aktivity.[28] Horizontální přenos genů je běžný v bakteriích a mezi prokaryoty a eukaryoty, ale mezi eukaryotickými organismy je vzácnější. Mezi houbami jsou dobrým kandidátem na HGT shluky sekundárních metabolitů. Například funkční SVATÝ genový klastr, který produkuje sterigmatocystin, byl nalezen v Podospora anserina a původně odvozen od Aspergillus. Tento klastr je dobře konzervovaný, zejména vazebná místa transkripčního faktoru. Sterigmatocystin sám o sobě je toxický a je předchůdcem jiného toxického metabolitu, aflatoxin.[29]

Viz také

Reference

  1. ^ "Podospora anserina: modelová vláknitá houba "
  2. ^ Bills GF, Gloer JB, An Z (říjen 2013). „Koprofilní houby: objevení antibiotik a jejich funkce v neprozkoumané aréně mikrobiálního obranného vzájemnosti“. Současný názor v mikrobiologii. 16 (5): 549–565. doi:10.1016 / j.mib.2013.08.001. PMID  23978412.
  3. ^ Memoirs of the Torrey Botanical Club (1902)
  4. ^ "Podospora anserina".
  5. ^ Sekvence genomu modelové ascomycete houby Podospora anserina
  6. ^ „Prohlížeč taxonomie“.
  7. ^ "Podospora anserina".
  8. ^ Transkripční odpověď na sebe v houbě Podospora anserina.
  9. ^ Genová delece a alelická náhrada u houby Wlamentous Podospora anserina
  10. ^ Genetická a molekulární analýza kmene Podospora anserina s dlouhým poločasem rozpadu.
  11. ^ Geny inhibující stárnutí v Ascomycete Podospora anserina
  12. ^ Mitochondriální plazmid pAL2-1 snižuje prodloužení délky života ve vláknité houbě Podospora anserina 2004 zprostředkované prodlužováním kalorií
  13. ^ Měď modulovaná genová exprese a stárnutí ve vláknité houbě Podospora anserina
  14. ^ Měď modulovaná genová exprese a stárnutí ve vláknité houbě Podospora anserina
  15. ^ Mitochondriální plazmid pAL2-1 snižuje prodloužení délky života zprostředkované restrikcí kalorií u vláknité houby Podospora anserina 2004
  16. ^ GENETICKÁ DISKUSE KOMPLEXNÍCH BIOLOGICKÝCH VLASTNOSTÍ; ŽIVOTNÍ PROSTŘEDEK ROZŠÍŘUJÍCÍ ÚČINEK OMEZENÍ KALORIE VE FILAMENTNÍM HOUBĚ PODOSPORA ANSERINA
  17. ^ Úloha karotenoidů v lidském zdraví
  18. ^ Karotenoidy a karotenogenní geny v Podospora anserina: inženýrství složení karotenoidů prodlužuje životnost mycelia
  19. ^ Měď modulovaná genová exprese a stárnutí ve vláknité houbě Podospora anserina
  20. ^ David Moore. Základní houbová genetika. strana 40
  21. ^ FENOLOXIDÁZY * ASCOMYCETE PODOSPORA ANSERZNA. KOMUNIKACE VI. GENETICKÉ REGULACE FORMACE LAKASY
  22. ^ Charakterizace genomové organizace oblasti hraničící s centromérou chromozomu V Podospora anserina přímým sekvenováním.
  23. ^ Sekvence genomu modelové ascomycete houby Podospora anserina
  24. ^ Sekvence genomu modelové ascomycete houby Podospora anserina
  25. ^ Vztah velikosti vektorového inzertu k homologní integraci během transformace Neurospora crassa s genem klonovaného am (GDH)
  26. ^ Genová delece a alelická náhrada u houby Wlamentous Podospora anserina
  27. ^ Genová delece a alelická náhrada u houby Wlamentous Podospora anserina
  28. ^ Anserinony A a B: nové antifungální a antibakteriální benzochinony z koprofilní houby Podospora anserina.
  29. ^ Slot, Jason C .; Rokas, Antonis (2011). „Horizontální přenos velkého a vysoce toxického sekundárního metabolického genového klastru mezi houbami“. Aktuální biologie. 21 (2): 134–139. doi:10.1016 / j.cub.2010.12.020. PMID  21194949.

externí odkazy