Blakeslea trispora - Blakeslea trispora

Blakeslea trispora
Blakeslea trispora Thaxter.png
Научная классификация
Королевство:
Грибы
Разделение:
Zygomycota
Учебный класс:
Зигомицеты
Заказ:
Mucorales
Семья:
Choanephoraceae
Род:
Blakeselea
Разновидность:
Б. trispora
Биномиальное имя
Blakeslea trispora
Thaxter (1914)
Синонимы
  • Choanephora trispora Синха (1940)

Blakeslea trispora это плесень и член отдела Zygomycota. Этот вид хорошо изучен на предмет его способности вырабатывать каротиноиды, в частности, β-каротин и ликопин. β-каротин является предшественником витамина А, а β-каротин и ликопин играют важную роль в ингибировании окислительный стресс.[1][2][3] Blakeslea trispora обычно выделяется из образцов почвы на юге США и в Южной Азии. Б. trispora это возбудитель тропических растений.[4][5] В естественных условиях тестирование на патогенность с использованием животные модели предполагает, что этот грибок не является причиной болезней животных или человека.[1]

История

Род Blakeslea назван в честь американского ботаника Альберт Фрэнсис Блейксли на основе Б. trispora.[4] Пока А.Ф. Блейксли изучал другой гриб, названный Botrytis rileyi, он сотрудничал с Роланд Такстер для дальнейшего изучения этого грибка. В 1914 году, когда Такстер проводил дальнейшие исследования Botrytis rileyi, Blakeslea trispora был случайно изолирован от зараженной гусеницы, зараженной Botrytis rileyi.[4] Blakeslea trispora был впервые идентифицирован из личинки гусеницы, росшей на вигна растение.[4] Гусеница заразилась грибком Botrytis rileyi; тем не мение, Blakeslea trispora считалось, что он случайно передается больной гусенице, питающейся цветком вигны.[4] Когда Такстер впервые идентифицировал Б. trisporaон считал Б. trispora быть очень близким к роду Хоанафора из-за очень похожей морфологии спорангиоспор.[4][5] Оба имеют характерный коричневый цвет со слабыми продольными штрихами на стенке спорангиолей. Форма больших сферических головок их спорангиола тоже похожи.[4][5] Тем не мение, Хоанафора и Blakeslea считаются разными родами и могут быть различимы по споровая стена и ее отделение от стенки спорангиолы.[5] Виды Хоанафора имеют хорошо прилегающую стенку спорангиолей в отличие от Blakeslea виды, у которых стенка спорангиол легко отделяется от подлежащей споры в зрелом возрасте.[5]

Рост и морфология

Blakeslea trispora размножается как половым, так и бесполым путем.[1][5] Бесполая репродуктивная фаза Blakeslea trispora предполагает производство спорангиоспоры произведено в спорангии.[6] После выпуска они могут прорасти в присутствии свободной воды.[6] Колонии Б. trispora быстро расти на питательная среда агара при 25 ° С. Сначала они белые, но по мере созревания становятся от желтого до бледно-коричневого и очень темно-коричневого.[4][7] Гифы Б. trispora асептические, очень плотные и сильно разветвленные.[7] Половое размножение происходит путем образования зигоспоры, которые содержат высокие концентрации триглицерин -богатые липиды и фосфатидилхолин.[6] Зигоспоры могут сохраняться в течение длительного периода времени, и их прорастание зависит от цитоплазматическая регуляторная система поддерживающий покой и предотвращающий прорастание при неблагоприятных условиях роста.[6] Размер зигоспор варьируется от 40 до 80 мкм. Они имеют шаровидную или слегка приплюснутую форму.[4][5] Blakeslea trispora имеет гетероталлический система сопряжения, имеющая (+) и (-) типы стыковки.[1] Контакт и обмен между противоположными типами спаривания является необходимым предшественником для индукции полового размножения и развития зигоспор.[5] Расширения называются гаметангия формируются из каждого из совместимых гаплоидный мицелий. После анастомоза плодородный гетерокариотический зигоспорангий образуется, внутри которого развиваются зигоспоры.[8] Во время полового размножения каротиноидные пигменты производятся обоими типами спаривания. Каротиноиды являются предшественниками многих апокаротиноиды которые содержат очень важные предшественники, специфичные для пола, триспоровая кислота (TSA) для полового размножения Blakeslea trispora.[9] Каротины произведенные из каротиноидов, далее обрабатываются каротиноксигеназой для синтеза триспоровая кислота (TSA).[9] TSA, продуцируемый из каротина, стимулирует обе комплементарные половым путем клетки вступать в контакт друг с другом.[9] TSA считается важным сигнальная молекула для инициирования и контроля полового размножения.[6][9]

Физиология

В начале цикла полового размножения B. trispora, Первым шагом является производство каротинов из каротиноидов.[9][10] Каротины далее обрабатываются каротиноксигеназой, которая кодируется в ген tsp3 из Б. trispora, чтобы произвести TSA.[11] TSA продуцируется обоими типами спаривания: (+) и (-) штаммами, и он вырабатывается в большом количестве, особенно когда совместимые мицелии выращивают вместе.[12][10] Поскольку эти два разных половых типа продуцируют TSA, они чувствуют комплементарные в сексуальном отношении клетки и образуют гаметангии. В конце концов, эти гаметангии сливаются и образуются зигоспорангии.[8] Поскольку эти два разных типа спаривания встречаются друг с другом, каждый тип спаривания передает специфичный для пола предшественник триспороидного TSA и действует как сигнал для синтеза поверхностного белка. агглютинин. Агглютинин позволяет двум TSA узнавать друг друга. Затем это вызывает быстрый контакт и эффективное взаимодействие между этими двумя разными типами спаривания.[9] Кроме того, стимуляция обоих типов спаривания с помощью TSA способствует синтезу β-каротин. При производстве β-каротина он становится предшественником триспороида, который является феромоном для Б. trispora.[9] Производство β-каротина способствует положительный отзыв процесс, который дополнительно стимулирует каротиногенез и производство триспороида, который служит веществом, увеличивающим β-каротин. Кроме того, он действует как гормональный стимулятор биосинтез.[1][11][10] Таким образом, Blakeslea trispora требует определенных концентраций TSA для активации каротиногенеза и производства большего количества каротиноидов (около 0,5% его сухой вес ), которые могут накапливаться в зигоспорах Б. trispora.[9][10] Следовательно, и TSA, и триспороид действуют как половые гормоны в Blakeslea trispora, который запускает половое размножение и контролирует интимный контакт между гетероталлическими штаммами, в дальнейшем управляя формированием половых структур, зигоспор.[10] Каротиноиды абсолютно необходимы не только для производства триспоровой кислоты, но и для процесса образования зиготы, как важные факторы для производства спорополленин, структурный компонент клеточной стенки зигоспор.[10] Следовательно, необходимо регулировать этот синтез по типу обратной связи с помощью каротиноидов и дальнейший синтез TSA.[9][10] Следовательно, образование зигоспор можно предотвратить путем ингибирования каротиногенеза в Blakeslea trispora.[10]

Приложения

Бифункциональная ликопенциклаза / фитоенсинтаза
Идентификаторы
ОрганизмBlakeslea trispora
СимволcarRA
UniProtQ67GH9

Blakeslea trispora полезен в качестве источников β-каротина и его молекулы-предшественника ликопина в промышленном производстве. Эти молекулы полезны пищевой краситель агентов и могут иметь благоприятное воздействие на здоровье человека, антиоксиданты.[13]

Производство ликопина в первую очередь требует некоторого взаимодействия между штаммами спаривания. Blakeslea trispora необходимы оба типа спаривания для синтеза ликопина в коммерчески применимых масштабах. (-) штамм в два раза важнее штамма (+) в определении продуктивности синтеза ликопина.[13] Для получения оптимального количества ликопина используйте тип спаривания с избытком (-) в соотношении 1: 2 (+/-) с инокулят возраст 36 и 48 часов соответственно является благоприятным.[13][14][3][12]

Ликопин

Blakeslea trispora известен как самый эффективный производитель ликопина.[15] Ликопин обрабатывается ликопенциклаза что приводит к производству β-каротина. Для промышленного производства ликопина, Blakeslea trispora выращивается с ингибитором ликопинциклазы, который может быть введен в ферментация процесс.[3] Зигоспоры Blakeslea trispora как правило, содержат максимальное количество ликопина.[6] Ликопин является промежуточным звеном в биосинтезе всех дициклических каротиноидов, включая β-каротин.[1]

Ликопин - одна из наиболее важных молекул каротина, поскольку он способен производить как β-каротин, так и другие каротиноиды, хорошо известные своим сильным действием. антиоксидант виды деятельности. Таким образом, β-каротин и другие каротиноиды играют решающую роль в окислительный стресс сокращение и сердечно-сосудистая защита.[3] Каротиноиды обладают высокоэффективной антиоксидантной активностью в отношении АФК (активные формы кислорода ), Такие как синглетный кислород и свободные радикалы. Следовательно, у них есть возможность предотвратить хронические болезни например, рак, цереброваскулярный сердечно-сосудистые заболевания и инфаркт миокарда. Ликопин считается очень важным и актуальным источником для здоровья человека.[3][15] Исследование, проведенное Вейлианом Ху и его коллегами в 2013 году, показало, что введение ликопина взрослым мышам, по-видимому, улучшает активность антиоксидантного фермента.[15] Они сообщили, что администрация Blakeslea trispora порошок, который содержит большое количество ликопина, может защитить печень, мозг, почки и кожу от окислительного стресса. Это достигается за счет снижения концентрации АФК и повышения активности антиоксидантного фермента.[15] Кроме того, они продолжают исследовать, есть ли грибок Blakeslea trispora может быть мощным эффектором против старения из-за его способности эффективно массово производить ликопин.[15]

β-каротин

β-каротин - это молекула, имеющая красно-оранжевый пигмент. Поэтому его используют как краситель для пищевых продуктов.[12] β-каротин входит в состав каротинов с высокой степенью ненасыщенности. изопрен производные.[12] Потому что Blakeslea trispora обладает эффективной способностью производить большое количество β-каротина из ликопина, Blakeslea trispora является основным организмом, используемым для его производства в промышленных масштабах.[12]

β-каротины, как известно, являются мощным стимулятором человеческого иммунная система и играют важную роль в предотвращении дегенеративные заболевания и раковые заболевания.[12][15] Все клетки способны производить и регулировать АФК.[12] Однако нарушение регуляции АФК может привести к ДНК повреждение, инактивация ферментов и белков, нарушение работы мембран. Это в конечном итоге вызывает гибель клеток, становясь очень токсичным для людей.[12] Дальнейшие исследования использования β-каротина, собранные из Blakeslea trispora может привести к значительному улучшению здоровья человека при лечении и профилактике некоторых хронических заболеваний, таких как рак.

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Бриттон Дж., Пфандер Х, Лиааен-Йенсен С (2009). Питание и здоровье. Базель: Биркхойзер. ISBN  978-3-7643-7501-0.
  2. ^ Чоудхари С., Сингхал Р. (март 2008 г.). «Оптимизация среды для производства бета-каротина Blakeslea trispora: статистический подход». Биоресурсные технологии. 99 (4): 722–30. Дои:10.1016 / j.biortech.2007.01.044. PMID  17379513.
  3. ^ а б c d е Ван Х.Б., Хе Ф, Лу МБ, Чжао С.Ф., Сюн Л., Ю ЛДж (2014). «Перенакопление высококачественного ликопина за счет ингибирования биосинтеза гамма-каротина и эргостерола в Blakeslea trispora». Журнал функционального питания. 7: 435–442. Дои:10.1016 / j.jff.2014.01.014.
  4. ^ а б c d е ж грамм час я Такстер Р. (1914). «Blakeslea, Dissophora и Haplosporangium, роды nova». Новые или необычные зигомицеты. 3 (58): 355–366.
  5. ^ а б c d е ж грамм час Кирк PM (1984). "Монография Choanephoraceae" (PDF). Институт микологии Содружества. 152: 1–67. Архивировано из оригинал (PDF) на 2017-12-01. Получено 2017-11-25.
  6. ^ а б c d е ж Терешина В.М., Меморская А.С., Кочкина Г.А., Феофилова Е.П. (2002). «Спящие клетки в цикле развития Blakeslea trispora: отчетливые закономерности липидного и углеводного состава». Микробиология. 71 (6): 684–689. Дои:10.1023 / А: 1021432007070.
  7. ^ а б Хо Х.М., Чанг Л.Л. (2003). «Заметки о зигомицетах Тайваня (Ⅲ): два вида Blakeslea (Choanephoracease), впервые появившиеся на Тайване». Тайвань. 48 (4): 232–238.
  8. ^ а б Сахадеван Ю., Рихтер-Фекен М., Кергер К., Фойгт К., Боланд В. (декабрь 2013 г.). «Ранние и поздние триспороиды по-разному регулируют продукцию β-каротина и уровни транскриптов генов в мукоралеовых грибах Blakeslea trispora и Mucor mucedo». Прикладная и экологическая микробиология. 79 (23): 7466–75. Дои:10.1128 / AEM.02096-13. ЧВК  3837771. PMID  24056470.
  9. ^ а б c d е ж грамм час я Верещагина О.А., Терешина В.М. (25 сентября 2014 г.). «Триспороиды и каротиногенез в Blakeslea trispora». Микробиология. 83 (5): 438–449. Дои:10.1134 / S0026261714050270.
  10. ^ а б c d е ж грамм час Верещагина О.А., Меморская А.С., Кочкина Г.А., Терешина В.М. (2012). «Триспороиды и каротиноиды в штаммах Blakeslea trispora, различающихся способностью к образованию зигот». Микробиология. 81 (5): 517–525. Дои:10.1134 / S0026261712050165.
  11. ^ а б Burmester A, Richter M, Schultze K, Voelz K, Schachtschabel D, Boland W и др. (Ноябрь 2007 г.). «Расщепление бета-каротина как первый шаг в синтезе полового гормона у зигомицетов опосредовано регулируемой триспоровой кислотой бета-каротиноксигеназой». Грибковая генетика и биология. 44 (11): 1096–108. Дои:10.1016 / j.fgb.2007.07.008. PMID  17822929.
  12. ^ а б c d е ж грамм час Рукас Т (2015). «Роль окислительного стресса на производство каротина Blakeslea trispora при глубокой ферментации». Критические обзоры в биотехнологии. 36 (3): 424–33. Дои:10.3109/07388551.2014.989424. PMID  25600464.
  13. ^ а б c Пегклиду К., Манцоуриду Ф., Цимиду М.З. (июнь 2008 г.). «Производство ликопина с использованием Blakeslea trispora в присутствии 2-метилимидазола: выход, селективность и аспекты безопасности». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии. 56 (12): 4482–90. Дои:10.1021 / jf800272k. PMID  18494492.
  14. ^ Ван Кью, Фэн Л.Р., Ло В., Ли Х.Г., Чжоу Й., Юй Би Би (январь 2015 г.). «Влияние процесса инокуляции на производство ликопина Blakeslea trispora в реакторе с мешалкой». Прикладная биохимия и биотехнология. 175 (2): 770–9. Дои:10.1007 / s12010-014-1327-y. PMID  25342268.
  15. ^ а б c d е ж Ху В., Дай Д., Ли В. (август 2013 г.). «Антивозрастной эффект порошка Blakeslea trispora на взрослых мышей». Письма о биотехнологии. 35 (8): 1309–15. Дои:10.1007 / s10529-013-1206-6. PMID  23636861.