Дрожжевные сигналы

Обзор

Дрожжи – одноклеточные организмы, но в отличие от бактерий, это клетки-эукариоты, которые имеют ядро. Сигнализация клеток в дрожжах похожа на сигнализацию в других эукариотических клетках. Лиганд, такой как белок или небольшая молекула за пределами дрожжевой клетки, прикрепляется к рецептору на поверхности клетки. Связывание стимулирует киназа второго мессенджера (ферменты, которые фосфорилируют конкретные субстраты) для активации или инактивации транскрипционных факторов, регулирующих экспрессию генов. Многие из дрожжевой внутриклеточной сигнализации имеют аналоги в Homo sapiens, что делает дрожжи удобной моделью для изучения внутриклеточной сигнализации у людей.

Сигнальные каскады управляют размножением дрожжей

Дрожжи являются членами царства грибов. Они используют сигнализацию для различных функций, особенно для воспроизведения. Дрожжи могут осуществлять “половое” размножение с помощью брачных феромонов, которые являются пептидами – короткими цепями аминокислот. Дрожжевые колонии состоят как из диплоидных, так и из гаплоидных клеток. Оба типа клеток могут подвергаться митозу, но только. диплоидные клетки могут подвергаться мейозу. Когда диплоидные клетки проходят мейоз, четыре результирующие гаплоидные клетки, называемые спорами, не идентичны. В самом деле, разделение одной диплоидной клетки на четыре споры создает два “пола” дрожжевых клеток, каждая из двух клеток типа MAT-a и MAT-альфа.

MAT-клетки выделяет брачные сигналы, называемые феромонами, которые привлекают клетки MAT-альфа, и наоборот. Спаривающиеся феромоны связываются с G-белка соединенных рецепторов на клеточных мембранах. При связывании G-белок инициирует каскад митоген-активированного белка (MAP). В этом сигнальном каскаде член семьи белка киназы MAP специально фосфорилирует другую киназу MAP, которая фосфорилирует другую, и так далее. Киназы в конечном итоге фосфорилаттируют транскрипции факторов, которые изменяют экспрессию почти 200 генов, чтобы сделать клетку восприимчивой к спариванию. Эти изменения производят удлинение клеточной мембраны и цитоплазмы в направлении феромона. Это удлинение называется shmoo, и он продолжает следовать градиенту концентрации феромона, пока он не соединяется со своим помощником. Две дрожжевые клетки сливаются, объединяя свои хромосомы в одну диплоидную клетку.

Кворум-Сигнализация в дрожжах

Несмотря на то, что дрожжи используют много устройств сигнализации клеток, которые похожи на сигнальные механизмы, замеченные в более сложных многоклеточных организмах, дрожжи по-прежнему являются отдельными клетками, одноклеточными организмами, живущими в колониях, как и бактерии. Как бактерии, дрожжи также использует кворум-зондирования сигналов между клетками и даже между колониями. При высокой плотности клеток дрожжи начинают секретировать сигнал кворума, который агрегирует отдельные дрожжевые клетки в колонии, с подколониями, с выраженными специализированными функциями или географией. Сигналы кворума не должны состоять из сложных молекул, таких как белки. В самом деле, дрожжи могут производить аммиак, соединение с низким молекулярным весом , который служит кворум-сигналом, отделяющим дрожжевые клетки в зонах жизнеспособности и зон апоптоза (запрограммированной смерти клеток). По краям колонии, где аммиак наименее сконцентрирован, клетки размножаются. При достаточном количестве аммиака, он может препятствовать росту всей колонии, а также росту соседних колоний.

Дрожжи могут инфицировать ткани человека

Дрожжевые инфекции у людей включают молочницу (которая образует болезненные белые пятна во рту), Кандид эзофагит (который распространяется на пищевод), вагинальные дрожжевые инфекции (вызывающие вагинальные боли, зуд и жжение), кожный зуд и сыпь, включая ногтевые инфекции спортсменов (tinea pedis), и многие другие. Самая опасная форма дрожжевой инфекции возникает, когда грибок вторгается в кровоток (фунгемия). Это опасное для жизни состояние. Все грибковые инфекции распространяются, когда грибы растут и сигнализируют друг другу, как описано выше.