Убийственные дрожжи - Killer yeast

А убийственные дрожжи это дрожжи, Такие как Saccharomyces cerevisiae, который способен выделять один из ряда токсичных белков, которые смертельны для чувствительных клетки.[1] Эти «смертельные токсины» полипептиды убивают чувствительные клетки одного и того же или родственных видов, часто функционируя, создавая поры в цель клеточные мембраны. Эти дрожжевые клетки невосприимчивы к токсическим эффектам белка из-за внутреннего иммунитета.[2] Штаммы дрожжевых грибков-убийц могут быть проблемой при коммерческой переработке, поскольку они могут убить желаемые штаммы.[3] Система киллеров дрожжей была впервые описана в 1963 году.[4] Изучение токсинов-киллеров помогло лучше понять путь секреции дрожжей, аналогичный таковым у более сложных эукариот. Его также можно использовать при лечении некоторых заболеваний, в основном вызванных грибками.

Saccharomyces cerevisiae

Лучше всего охарактеризованная система токсинов от дрожжи (Saccharomyces cerevisiae ), которая оказалась испорченной пивоварение пива. В С. cerevisiae токсины кодируются двухцепочечный РНК вирус, транслируемые в белок-предшественник, расщепляемый и секретируемый вне клеток, где они могут влиять на чувствительные дрожжи. С. cerevisiae, например KHR1 [5] и KHS1 [6] гены, закодированные на хромосомы IX и V соответственно.

РНК-вирус

Основная статья: Вирус Saccharomyces cerevisiae L-A

В вирус, L-A, является икосаэдр вирус С. cerevisiae включающий геномный сегмент 4,6 т.п.н. и несколько сателлитных двухцепочечных РНК последовательности, называемые дцРНК M. Геномный сегмент кодирует вирусный белок оболочки и белок, который реплицирует вирусные геномы.[7] M дцРНК кодируют токсин, из которых существует по крайней мере три варианта в С. cerevisiae,[2][8] и многие другие варианты для всех видов.[1][9]

L-A-вирус использует дрожжи Горнолыжный комплекс (супер убийца) и MAK (поддержание киллеров) хромосомных генов для его сохранения в клетке. Вирус не попадает в окружающую среду. Он распространяется между клетками во время спаривание дрожжей.[8]

Токсины

Препротоксин K1, показывающий цепи α и β, из которых состоит токсин K1. Цифрами считаются аминокислотные остатки.

Первоначальный белковый продукт трансляции M дцРНК называется препротоксином, который нацелен на дрожжи. секреторный путь. Препротоксин обрабатывается и расщепляется с образованием α / β димер, который является активной формой токсина и выделяется в окружающую среду.[2][10]

Два наиболее изученных варианта токсинов в С. cerevisiae К1 и К28.

K1 связывается с β-1,6-D-глюкан рецептор на клеточной стенке-мишени, перемещается внутрь, а затем связывается с плазматическая мембрана рецептор Кре1п. Образует катион-селективный ионный канал в мембране, которая смертельна для клетки.[10][11]

K28 использует рецептор α-1,6-маннопротеина для проникновения в клетку и использует секреторный путь в обратном порядке, отображая эндоплазматический ретикулум Сигнал HDEL. Из ER K28 перемещается в цитоплазму и закрывается. Синтез ДНК в ядре, вызывая апоптоз.[12][13]

Иммунитет

Сести, Ших, Николаева и Гольдштейн (2001) утверждали, что K1 ингибирует мембрану TOK1. калиевый канал до секреции, и хотя токсин повторно проникает через клеточную стенку, он не может реактивировать TOK1.[14] Однако Брейниг, Типпер и Шмитт (2002) показали, что канал TOK1 не является первичным рецептором для K1 и что ингибирование TOK1 не дает иммунитета.[11] Vališ, Mašek, Novotná, Pospíšek и Janderová (2006) экспериментировали с мутантами, которые продуцируют K1, но не имеют к нему иммунитета, и предположили, что рецепторы клеточных мембран разрушаются в пути секреции иммунных клеток, по-видимому, из-за действия необработанных α цепочки.[15][16]

Препротоксин K28 образует комплекс с димером α / β K28, нейтрализуя его.

Брейниг, Сендзик, Эйсфельд и Шмитт (2006) показали, что токсин K28 нейтрализуется в экспрессирующих токсин клетках с помощью α-цепи в цитозоле, которая еще не полностью обработана и все еще содержит часть γ-цепи, прикрепленную к С-концу. Неразрезанная α-цепь нейтрализует токсин K28, образуя с ним комплекс.[2]

Kluyveromyces lactis

Убийственные свойства Kluyveromyces lactis связаны с линейной ДНК плазмиды, которые имеют на своих 5-й конец ассоциированные белки, которые позволяют им самовоспроизводиться аналогично аденовирусы. Это пример белка грунтовка в Репликация ДНК. Гены MAK неизвестны. Токсин состоит из трех субъединиц, созревающих в аппарат Гольджи к сигнальная пептидаза и гликозилированный.

Механизм действия, по-видимому, заключается в ингибировании аденилатциклазы в чувствительных клетках. Пораженные клетки арестовываются в Фаза G1 и теряют жизнеспособность.

Другие дрожжи

Другие системы токсинов обнаружены в других дрожжах:

Использование токсинов

Восприимчивость к токсинам сильно различается между видами и штаммами дрожжей. В нескольких экспериментах это использовалось для надежной идентификации штаммов. Morace, Archibusacci, Sestito и Polonelli (1984) использовали токсины, продуцируемые 25 видами дрожжей, для дифференциации 112 патогенных штаммов на основе их чувствительности к каждому токсину.[17] Это было продлено Мораче и другие. (1989) использовать токсины для дифференциации 58 бактериальных культур.[18] Vaughan-Martini, Cardinali and Martini (1996) использовали 24 штамма дрожжевых грибков-убийц 13 видов, чтобы найти сигнатуру устойчивости для каждого из 13 штаммов дрожжей. С. cerevisiae которые использовались как закуска в виноделии.[19] Buzzini и Martini (2001) показали, что чувствительность к токсинам может быть использована для различения 91 штамма грибковые микроорганизмы албиканс и 223 других Candida штаммы.[20]

Другие экспериментировали с использованием дрожжей-убийц для борьбы с нежелательными дрожжами. Palpacelli, Ciani и Rosini (1991) обнаружили, что Kluyveromyces phaffii был эффективен против Kloeckera apiculata, Saccharomycodes ludwigii и Zygosaccharomyces rouxii - все это вызывает проблемы в пищевой промышленности.[21] Polonelli et al. (1994) использовали дрожжи-убийцы для вакцинации против C. albicans у крыс.[22] Lowes et al. (2000) создали синтетический ген токсина HMK, обычно продуцируемого Williopsis mrakii, которые они вставили в Aspergillus niger и показали, что созданный штамм может контролировать аэробную порчу кукурузного силоса и йогурта.[23] Ciani и Fatichenti (2001) использовали штамм, продуцирующий токсин Kluyveromyces phaffii для борьбы с пчелиными дрожжами в виноделии.[24] Да Силваа, Каладоа, Лукас и Агияр (2007) обнаружили токсин, производимый Candida nodaensis был эффективен в предотвращении порчи высокосоленых продуктов дрожжами.[25]

Несколько экспериментов показывают, что антитела, имитирующие биологическую активность токсинов-киллеров, могут применяться в качестве противогрибковых средств.[26]

Методы контроля

Янг и Ягиу (1978) экспериментировали с методами лечения дрожжевых грибков-убийц. Они обнаружили, что с помощью циклогексимин раствор в концентрации 0,05 частей на миллион был эффективным в устранении киллерной активности в одном штамме С. cerevisiae. Инкубация дрожжей при 37 ° C устраняет активность другого штамма. Эти методы оказались неэффективными для снижения выработки токсинов у других видов дрожжей.[1] Многие токсины чувствительны к уровню pH; например, K1 постоянно инактивируется при уровне pH выше 6,5.[9]

Наибольший потенциал для борьбы с дрожжами-убийцами, по-видимому, заключается в добавлении L-A вируса и M dsRNA или эквивалентного гена в промышленно желательные варианты дрожжей, чтобы они достигли иммунитета к токсину, а также убили конкурирующие штаммы.[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Молодой Т.В., Ягиу М. (1978). «Сравнение убийственного характера у разных дрожжей и его классификация». Антони ван Левенгук. 44 (1): 59–77. Дои:10.1007 / BF00400077. PMID  655699. S2CID  20931283.
  2. ^ а б c d Брейниг Ф., Сендзик Т., Эйсфельд К., Шмитт М.Дж. (март 2006 г.). «Изучение токсинового иммунитета у зараженных вирусом дрожжевых грибков-убийц открывает внутреннюю стратегию самозащиты». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 103 (10): 3810–5. Bibcode:2006ПНАС..103.3810Б. Дои:10.1073 / pnas.0510070103. ЧВК  1533781. PMID  16505373.
  3. ^ а б Викнер РБ (1986). «Репликация двухцепочечной РНК в дрожжах: система-убийца». Ежегодный обзор биохимии. 55: 373–95. Дои:10.1146 / annurev.bi.55.070186.002105. PMID  3527047.
  4. ^ Беван, Э.А., и М. Маковер. (1963). «Физиологические основы убийственного характера дрожжей». Proc. XI Int. Congr. Genet. 1:202–203.
  5. ^ Гото К., Иватуки Ю., Китано К., Обата Т., Хара С. (апрель 1990 г.). «Клонирование и нуклеотидная последовательность гена-киллера KHR Saccharomyces cerevisiae». Сельскохозяйственная и биологическая химия. 54 (4): 979–84. Дои:10.1271 / bbb1961.54.979. PMID  1368554.
  6. ^ Гото К., Фукуда Х., Кичисе К., Китано К., Хара С. (август 1991 г.). «Клонирование и нуклеотидная последовательность гена-киллера KHS Saccharomyces cerevisiae». Сельскохозяйственная и биологическая химия. 55 (8): 1953–8. Дои:10.1271 / bbb1961.55.1953. PMID  1368726.
  7. ^ Ribas JC, Wickner RB (апрель 1998 г.). «Домен Gag слитого белка Gag-Pol направляет включение в вирусные частицы L-A двухцепочечной РНК в Saccharomyces cerevisiae». Журнал биологической химии. 273 (15): 9306–11. Дои:10.1074 / jbc.273.15.9306. PMID  9535925.
  8. ^ а б Викнер РБ, Тан Дж, Гарднер Н.А., Джонсон Дж. Э. (2008). «Вирус L-A дрожжевой дцРНК напоминает ядра вируса дцРНК млекопитающих». В Паттоне JT (ред.). Сегментированные двухцепочечные РНК-вирусы: структура и молекулярная биология. Caister Academic Press. п. 105. ISBN  978-1-904455-21-9.
  9. ^ а б Самосвал DJ, Бостиан К.А. (июнь 1984 г.). «Двухцепочечные киллеры рибонуклеиновой кислоты в дрожжах». Микробиологические обзоры. 48 (2): 125–56. Дои:10.1128 / MMBR.48.2.125-156.1984. ЧВК  373216. PMID  6377033.
  10. ^ а б Bussey H (октябрь 1991 г.). «Токсин-киллер K1, порообразующий белок из дрожжей». Молекулярная микробиология. 5 (10): 2339–43. Дои:10.1111 / j.1365-2958.1991.tb02079.x. PMID  1724277.
  11. ^ а б Брейниг Ф., Типпер DJ, Шмитт MJ (февраль 2002 г.). «Kre1p, рецептор плазматической мембраны дрожжевого вирусного токсина K1». Клетка. 108 (3): 395–405. Дои:10.1016 / S0092-8674 (02) 00634-7. PMID  11853673. S2CID  16889563.
  12. ^ Райтер Дж., Херкер Э., Мадео Ф., Шмитт М.Дж. (январь 2005 г.). «Токсины-убийцы вирусов вызывают каспазо-опосредованный апоптоз дрожжей». Журнал клеточной биологии. 168 (3): 353–8. Дои:10.1083 / jcb.200408071. ЧВК  2171720. PMID  15668299.
  13. ^ Эйсфельд К., Риффер Ф., Ментжес Дж., Шмитт М.Дж. (август 2000 г.). «Эндоцитозное поглощение и ретроградный транспорт кодируемого вирусами киллерного токсина в дрожжах». Молекулярная микробиология. 37 (4): 926–40. Дои:10.1046 / j.1365-2958.2000.02063.x. PMID  10972812.
  14. ^ Сести Ф., Ши Т.М., Николаева Н., Гольдштейн С.А. (июнь 2001 г.). «Иммунитет к киллерному токсину K1: внутренняя блокада TOK1». Клетка. 105 (5): 637–44. Дои:10.1016 / S0092-8674 (01) 00376-2. PMID  11389833. S2CID  16673130.
  15. ^ Валис К., Масек Т., Новотна Д., Посписек М., Яндерова Б. (2006). «Иммунитет к киллерному токсину K1 связан с путем деградации белка Гольджи в вакуоль». Folia Microbiologica. 51 (3): 196–202. Дои:10.1007 / BF02932122. PMID  17004650. S2CID  22496847.
  16. ^ Стерли С.Л., Эллиот К., Левитр Дж., Типпер Д.Д., Бостиан К.А. (декабрь 1986 г.). «Картирование функциональных доменов в препротоксине-убийце типа 1 Saccharomyces cerevisiae». Журнал EMBO. 5 (12): 3381–9. Дои:10.1002 / j.1460-2075.1986.tb04654.x. ЧВК  1167337. PMID  3545818.
  17. ^ Мораче Г., Арчибусаччи С., Сестито М., Полонелли Л. (февраль 1984 г.). «Штаммовая дифференциация патогенных дрожжей по киллерной системе». Микопатология. 84 (2–3): 81–5. Дои:10.1007 / BF00436517. PMID  6371541. S2CID  27061681.
  18. ^ Мораче Дж., Манзара С., Деттори Дж., Фанти Ф., Конти С., Кампани Л. и др. (Сентябрь 1989 г.). «Биотипирование бактериальных изолятов с использованием системы дрожжевых киллеров». Европейский журнал эпидемиологии. 5 (3): 303–10. Дои:10.1007 / BF00144830. PMID  2676582. S2CID  30871936.
  19. ^ Воан-Мартини А, Кардинали Дж, Мартини А (август 1996 г.). «Дифференциальная киллерная чувствительность как инструмент для снятия отпечатков пальцев штаммов винных дрожжей Saccharomyces cerevisiae». Журнал промышленной микробиологии. 17 (2): 124–7. Дои:10.1007 / BF01570055. PMID  8987896. S2CID  11095134.
  20. ^ Buzzini P, Martini A (сентябрь 2001 г.). «Различие между Candida albicans и другими патогенными видами рода Candida по их разной чувствительности к токсинам группы дрожжевых грибов-убийц». Журнал клинической микробиологии. 39 (9): 3362–4. Дои:10.1128 / JCM.39.9.3362-3364.2001. ЧВК  88347. PMID  11526179.
  21. ^ Palpacelli V, Ciani M, Rosini G (ноябрь 1991 г.). «Активность различных дрожжей-киллеров в отношении штаммов видов дрожжей, нежелательных в пищевой промышленности». Письма о микробиологии FEMS. 68 (1): 75–8. Дои:10.1111 / j.1574-6968.1991.tb04572.x. PMID  1769559.
  22. ^ Полонелли Л., Де Бернардис Ф., Конти С., Бокканера М., Герлони М., Мораче Дж. И др. (Март 1994). «Идиотипическая интравагинальная вакцинация для защиты от кандидозного вагинита секреторными антиидиотипическими антителами, подобными токсиноподобным дрожжевым грибкам». Журнал иммунологии. 152 (6): 3175–82. PMID  8144911.
  23. ^ Лоуз К.Ф., Ширман К.А., Пейн Дж., Маккензи Д., Арчер Д. Б., Мерри Р. Дж., Гассон М. Дж. (Март 2000 г.). «Предотвращение порчи дрожжей в кормах и пищевых продуктах дрожжевым микоцином HMK». Прикладная и экологическая микробиология. 66 (3): 1066–76. Дои:10.1128 / AEM.66.3.1066-1076.2000. ЧВК  91944. PMID  10698773.
  24. ^ Чиани М., Фатиченти Ф. (июль 2001 г.). «Убийственный токсин Kluyveromyces phaffii DBVPG 6076 в качестве биоконсерванта для борьбы с апикулятивными винными дрожжами». Прикладная и экологическая микробиология. 67 (7): 3058–63. Дои:10.1128 / AEM.67.7.3058-3063.2001. ЧВК  92981. PMID  11425722.
  25. ^ да Силва С., Каладо С., Лукас С., Агиар С. (2008). «Необычные свойства галотолерантного дрожжевого токсина Candida nodaensis Killer toxin, CnKT». Микробиологические исследования. 163 (2): 243–51. Дои:10.1016 / j.micres.2007.04.002. PMID  17761407.
  26. ^ Маглиани В., Конти С., Салати А., Ваккари С., Раванетти Л., Маффей Д. Л., Полонелли Л. (октябрь 2004 г.). «Терапевтический потенциал дрожжевых убийц, токсиноподобных антител и мимотопов». FEMS дрожжевые исследования. 5 (1): 11–8. Дои:10.1016 / j.femsyr.2004.06.010. PMID  15381118.

дальнейшее чтение