Mördarjäst

En mördarjäst är en jäst , såsom Saccharomyces cerevisiae , som kan utsöndra ett av ett antal giftiga proteiner som är dödliga för mottagliga celler . Dessa "dödartoxiner" är polypeptider som dödar känsliga celler av samma eller besläktade arter, och fungerar ofta genom att skapa porer i målcellsmembran . Dessa jästceller är immuna mot de toxiska effekterna av proteinet på grund av en inneboende immunitet. Mördarjäststammar kan vara ett problem vid kommersiell bearbetning eftersom de kan döda önskvärda stammar. Mördarjästsystemet beskrevs första gången 1963. Studier av dödande toxiner hjälpte till att bättre förstå utsöndringsvägen för jäst, som liknar de mer komplexa eukaryoter. Det kan också användas vid behandling av vissa sjukdomar, främst de som orsakas av svampar.

Saccharomyces cerevisiae

Det bäst karakteriserade toxinsystemet är från jäst ( Saccharomyces cerevisiae ), som visade sig förstöra bryggning av öl. I S. cerevisiae finns toxiner som kodas av ett dubbelsträngat RNA-virus , översatt till ett prekursorprotein, klyvt och utsöndrat utanför cellerna, där de kan påverka mottaglig jäst. Det finns andra mördarsystem i S. cerevisiae , såsom KHR1- och KHS1-gener kodade på kromosom IX respektive V.

RNA-virus

Huvudartikel: Saccharomyces cerevisiae virus LA

Viruset , LA, är ett icosahedriskt virus av S. cerevisiae som omfattar ett 4,6 kb genomiskt segment och flera satellit dubbelsträngade RNA - sekvenser, kallade M dsRNA. Det genomiska segmentet kodar för det virala höljesproteinet och ett protein som replikerar de virala genomen. M dsRNA kodar för toxinet, av vilket det finns minst tre varianter i S. cerevisiae , och många fler varianter av alla arter.

kromosomgener från jäst Ski-komplex (supermördare) och MAK (underhåll av mördare) för att bevara det i cellen. Viruset släpps inte ut i miljön. Det sprids mellan celler under jästparning . Familjen Totiviridae i allmänhet hjälper M-typ dsRNA i en mängd olika jästsvampar.

Toxiner

K1-preprotoxinet, som visar α- och β-kedjorna som utgör K1-toxinet. Siffrorna räknar aminosyrarester.

Den initiala proteinprodukten från translation av M dsRNA kallas preprotoxinet, som är riktat mot jästens utsöndringsväg . Preprotoxinet bearbetas och klyvs för att producera en α/β- dimer , som är den aktiva formen av toxinet, och släpps ut i miljön.

De två mest studerade varianttoxinerna i S. cerevisiae är K1 och K28. Det finns många till synes obesläktade M dsRNA, deras enda likhet är deras genom och preprotoxinorganisation.

K1 binder till β-1,6-D-glukanreceptorn på målcellväggen, rör sig inuti och binder sedan till plasmamembranreceptorn Kre1p. Den bildar en katjonselektiv jonkanal i membranet, som är dödlig för cellen.

K28 använder α-1,6-mannoproteinreceptorn för att komma in i cellen och använder den sekretoriska vägen omvänt genom att visa den endoplasmatiska retikulum HDEL-signalen. Från akuten flyttar K28 in i cytoplasman och stänger av DNA-syntesen i kärnan, vilket utlöser apoptos .


Immunitet

Sesti, Shih, Nikolaeva och Goldstein (2001) hävdade att K1 hämmar TOK1-membranets kaliumkanal före utsöndring, och även om toxinet kommer in igen genom cellväggen kan det inte återaktivera TOK1. Breinig, Tipper och Schmitt (2002) visade dock att TOK1-kanalen inte var den primära receptorn för K1 och att TOK1-hämning inte ger immunitet. Vališ, Mašek, Novotná, Pospíšek och Janderová (2006) experimenterade med mutanter som producerar K1 men som inte har immunitet mot det, och föreslog att cellmembranreceptorer bryts ned i immuncellers utsöndringsväg, uppenbarligen på grund av verkan av obearbetade α-kedjor.

K28-preprotoxinet bildar ett komplex med K28 α/β-dimeren och neutraliserar det.

Breinig, Sendzik, Eisfeld och Schmitt (2006) visade att K28-toxin neutraliseras i toxin-uttryckande celler av α-kedjan i cytosolen, som ännu inte har bearbetats helt och fortfarande innehåller en del av en γ-kedja fäst vid C-terminalen. Den oklyvda α-kedjan neutraliserar K28-toxinet genom att bilda ett komplex med det.

Kluyveromyces lactis

Mördaregenskaper hos Kluyveromyces lactis är associerade med linjära DNA- plasmider , som på sin 5'-ände har associerade proteiner, vilket gör det möjligt för dem att replikera sig själva, på ett sätt som liknar adenovirus . Det är ett exempel på proteinpriming i DNA -replikation . MAK-gener är inte kända. Toxinet består av tre subenheter, som mognas i golgi-komplex av signalpeptidas och glykosyleras .

Verkningsmekanismen verkar vara hämningen av adenylatcyklas i känsliga celler. Drabbade celler stoppas i G1-fasen och förlorar livskraft.

Annan jäst

Andra toxinsystem finns i andra jästsvampar:

Användning av gifter

Mottagligheten för toxiner varierar mycket mellan jäst arter och stammar. Flera experiment har använt detta för att tillförlitligt identifiera stammar. Morace, Archibusacci, Sestito och Polonelli (1984) använde toxiner som producerades av 25 arter av jäst för att skilja mellan 112 patogena stammar, baserat på deras känslighet för varje toxin. Detta utökades av Morace et al . (1989) för att använda toxiner för att skilja mellan 58 bakteriekulturer. Vaughan-Martini, Cardinali och Martini (1996) använde 24 stammar av mördarjäst från 13 arter för att hitta en resistenssignatur för var och en av 13 stammar av S. cerevisiae som användes som starter vid vinframställning. Det visades att känslighet för toxiner kunde användas för att skilja mellan 91 stammar av Candida albicans och 223 andra Candida -stammar.

Andra experimenterade med att använda mördarjäst för att kontrollera oönskade jästsvampar. Palpacelli, Ciani och Rosini (1991) fann att Kluyveromyces phaffii var effektiv mot Kloeckera apiculata , Saccharomycodes ludwigii och Zygosaccharomyces rouxii – som alla orsakar problem i livsmedelsindustrin. Polonelli et al. (1994) använde en mördarjäst för att vaccinera mot C. albicans på råttor. Lowes et al. (2000) skapade en syntetisk gen för toxinet HMK som normalt produceras av Williopsis mrakii , som de infogade i Aspergillus niger och visade att den konstruerade stammen kunde kontrollera aerobisk förstörelse i majsensilage och yoghurt. En toxinproducerande stam av Kluyveromyces phaffii för att kontrollera apikulatjäst vid vinframställning. Ett toxin som producerats av Candida nodaensis var effektivt för att förhindra förstöring av högsaltad mat av jästsvampar.

Flera experiment tyder på att antikroppar som efterliknar den biologiska aktiviteten hos dödande toxiner kan användas som svampdödande medel.

Mördarjästsvampar från blommor av indiska medicinalväxter isolerades och effekten av deras mördartoxin bestämdes på känsliga jästceller såväl som svamppatogener. Toxinet från Saccharomyces cerevisiae och Pichia kluyveri hämmade Dekkera anomala ackumulerande metylenblå celler på jästextrakt Peptone Dextrose agar (pH 4,2) vid 21°C. Det fanns ingen hämning av tillväxt eller konkurrens mellan jästcellerna i den blandade populationen av S. cerevisiae isolerad från Acalypha indica. S. cerevisiae och P. kluyveri visade sig tolerera 50 % och 40 % glukos, medan D. anomala tolererade 40 % glukos. Både S. cerevisiae och P. kluyveri hämmade inte tillväxten av Aspergillus niger.

Kontrollmetoder

Young och Yagiu (1978) experimenterade med metoder för att bota mördarjäst. De fann att användning av en cykloheximinlösning vid 0,05 ppm var effektiv för att eliminera mördaraktivitet i en stam av S. cerevisiae . Inkubering av jästen vid 37 °C eliminerade aktivitet i en annan stam. Metoderna var inte effektiva för att minska toxinproduktionen hos andra jästarter. Många toxiner är känsliga för pH-nivåer; till exempel är K1 permanent inaktiverad vid pH-nivåer över 6,5.

Den största potentialen för kontroll av mördarjäst tycks vara tillsatsen av LA-viruset och M dsRNA, eller en likvärdig gen, till de industriellt önskvärda varianterna av jäst, så att de uppnår immunitet mot toxinet och även dödar konkurrerande stammar.

Se även

Vidare läsning

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Killer_yeast&oldid=1101678743 "