Suberites - Suberites - Wikipedia

Suberites
Suberites domuncula.jpg
Suberites domuncula
Научная классификация е
Королевство:Animalia
Тип:Porifera
Учебный класс:Demospongiae
Заказ:Suberitida
Семья:Suberitidae
Род:Suberites
Нардо, 1833 г.
Разновидность

См. Текст

Синонимы
Список
  • Карнлея Бертон, 1930
  • Хоаниты Мантелл, 1822 г., сенсю де Лаубенфельс, 1936 г.
  • Фикулина Серый, 1867 г.
  • Лаксосуберелла Бертон, 1930
  • Литамена Нардо, 1833 г.
  • Литва Ренье, 1828 г.
  • Распаилия (Сирингелла) сенсу Шмидт, 1868 г.
  • Суберантус Ленденфельд, 1898 г.
  • Суберелла Тиле, 1905 г.
  • Суберелла Бертон, 1929 год.
  • Сирингелла Шмидт, 1868 г.

Suberites это род из морские губки в семья Suberitidae.[1]Губки, известные как Porifera, являются самыми старыми многоклеточными животными и используются для разъяснения основ многоклеточной эволюции.[2] Эти живые окаменелости идеально подходят для изучения основных особенностей многоклеточных животных, таких как взаимодействия внеклеточного матрикса, сигнально-рецепторные системы, нервная или сенсорная система и примитивные иммунные системы. Таким образом, губки - полезные инструменты для изучения ранней эволюции животных. Они появились примерно 580 миллионов лет назад.[2]

Эволюционное значение

Как представители древнейшего типа многоклеточных животных, Suberites служат модельными организмами для выяснения особенностей самых ранних животных.[3] Suberites и их родственники используются для определения строения первых многоклеточных животных. [2] и были изучены, чтобы определить, как тотипотентность заменяется плюрипотентностью у большинства высших животных.[4] Среди прочего, Suberites показывают, что механизм фосфорилирования тирозина развился у животных независимо от других эукариот.[2] Suberites также используются в качестве моделей для выяснения эволюции трансмембранных рецепторов и белков межклеточных соединений.[5] Комбинация исследований стволовых клеток и факторов апоптоза используется в качестве модели для изучения развития высших животных.[6]

Экология

Suberites глобальный род. Один вид, Suberites zeteki, находится на Гавайях. S. zeteki ассоциирует со многими грибами.[7] Другой, S. japonicas, родом из вод вокруг Японии.[8] S. aurantiacus водится в Карибском море.[9] S.carnosus Обитает в Индийском океане и Средиземном море, а также может быть найден в водах Ирландии.[9][10] S. diversicolor можно найти в Индонезии.[11] Из-за Suberites ’ способность эффективно фильтровать воду, через нее фильтруются многие микробы, особенно грибы. Если эти микробы не перевариваются, они могут отложиться на губке и оставаться там неопределенно долго.[7] Симбиотические бактерии производят токсины, такие как окадаиновая кислота, которые защищают их от колонизации паразитическими кольчатыми червями.[12][13] Экспрессия различных ферментов Suberites влияет на рост их симбиотических бактерий.[13] Suberites часто живут раковинами на моллюсках Hexaplex trunculus.[12] Suberites обладают механизмами защиты от хищников, такими как перечисленные ниже токсичные химические вещества.[14]

Физиология

Suberites отображают нейронные коммуникации, но нейронные сети таинственным образом отсутствуют.[15] Однако у них действительно есть многие из тех же рецепторов и сигналов, что и у высших животных.[16] Исследователи из Китая и Германии обнаружили, что спикулы губок способствуют их нейронной коммуникации.[17] Фактически, кремнеземистые структуры действуют как оптоволоконные кабели, передающие световые сигналы, генерируемые протеинлюциферазой.[16][17] Губки генерируют свет из люциферина после воздействия люциферазы.[16][18] Suberites также было показано, что они излучают свет в ответ на тактильную стимуляцию.[18] Suberites состоят в основном из клеток, в отличие от других Porifera (например, класс Hexactinellida), которые являются синцитиальными.[2] Как результат, Suberites имеют более медленное время реакции в их нейронной коммуникации. Suberites использовали многие Ras-подобные GTPases, которые используются для передачи сигналов и влияют на развитие.[19] Согласно сравнительным исследованиям, Suberites содержат одни из самых простых индикаторных белков, таких как коллаген, известных животных.[2] Как и все губки, Suberites фильтры-питатели. Они чрезвычайно эффективны и могут обрабатывать тысячи литров воды в день.[7][20] S. domuncula был использован для изучения отторжения трансплантата. Исследователи обнаружили, что факторы апоптоза индуцируются в ткани, которая отторгается.[21]

Разработка

Suberites состоят из множества теломеразоположительных клеток, что означает, что клетки по существу бессмертны, что исключает сигнал о гибели клеток.[2] В большинстве случаев сигналом является отсутствие связи либо с внеклеточным матриксом, либо с другими клетками.[2][6] Их апоптотические клетки подобны гомологам млекопитающих. Однако для поддержания долгоживущих клеток используются такие белки, как SDLAGL, которые очень похожи на дрожжевые и человеческие гомологи.[2] Некоторые неорганические материалы, такие как железо и селен, влияют на рост Suberites, включая рост примморфа и образование спикул.[22][23][24] Suberites претерпевают клеточную дифференцировку посредством различных механизмов, основанных на межклеточной коммуникации.[25]

Морфология

Suberites являются ключевыми примерами важности внеклеточного матрикса у животных. У губок это опосредуется протеогликанами.[2] Образование спикул также важно для Suberites. Спикулы являются структурной опорой губок, подобно скелетам у высших животных. Обычно это полые структуры, образованные пластинчатым ростом.[26][27][28] В то время как скелеты высших животных в основном состоят из кальция, спикулы губок состоят в основном из кремнезема, полимера диоксида кремния.[29] Эти неорганические структуры обеспечивают поддержку животным.[16][30] Спикулы - это биологически сформированные кремнеземные структуры, также известные как биокремнезем.[29][30][31][32] Отложение кремнезема начинается внутриклеточно и осуществляется ферментом силикатеин.[26][27][29][30][33] Силикатеины модулируются группой белков, называемых силинтафинами.[34] Процесс происходит в специализированных клетках, известных как склероциты.[26][27][30] Образование биокремнезема в Suberites отличается от других видов, которые используют биокремнезем в этом отношении. Большинство других видов, таких как некоторые растения и диатомовые водоросли, просто вносят сверхнасыщенный раствор биокремнезема.[16] Сеть из кремнезема, обнаруженная в губках, обеспечивает большую часть нейронных коммуникаций губок.

Иммунитет и защита

Suberites показать цитокиноподобную молекулу аллотрансплантата воспалительного фактора один (AIF-1), которая аналогична позвоночным АиФ-1.[2][35] Иммунный ответ зависит от каскадов фосфорилирования с участием киназы p38.[35] S. domuncula был первым продемонстрированным иммунным ответом беспозвоночных (1). Эти губки также имеют такое же воспаление в ответ на трансплантат, что и позвоночные.[2] Их иммунная система намного проще, чем у позвоночных; они состоят только из врожденного иммунитета.[2] Поскольку они фильтруют тысячи литров воды в день, а их окружающая среда содержит высокую концентрацию бактерий и вирусов, Suberites разработали мощную систему иммунитета.[20] Несмотря на эффективность своей иммунной системы, Suberites могут быть восприимчивы к инфекции, которая часто стимулирует гибель клеток через апоптотические пути.[20]

Suberites, а именно S. domuncula, защищаются от макроскопических угроз нейротоксином, известным как суберитин.[36] Это был первый известный белок, обнаруженный в губке.[36] Нейротоксические свойства суберитина обусловлены его способностью блокировать потенциалы действия.[37] Он также обладает гемолитическими свойствами, которые не связаны с активностью фосфолипазы А.[37] Обладает антибактериальной активностью; однако степень активности исключительно за счет суберитина в настоящее время не определена.[38] Сама губка нейтрализует токсин не полностью изученным путем, но включает ретиналь, метаболит β-каротина.[39] S. japonicas также производит несколько цитотоксических соединений, серагамиды A-F. Серагамиды действуют, вмешиваясь в деятельность цитоскелета, в частности микрофиламентов актина.[8] Активность серагамидов является возможным путем введения противораковых препаратов, аналогичных существующим лекарствам, нацеленным на микротрубочки.[8] Suberites также производят цитотоксические соединения, известные как накиджинамины, которые напоминают другие токсины, обнаруженные в Suberites, но роль накиджинаминов еще не выяснена.[40] Многие из биоактивных соединений, обнаруженных на Suberites являются микробными по своей природе.[10]

Разновидность

Следующие виды признаны в роду Suberites:[1]

Рекомендации

  1. ^ а б http://www.marinespecies.org/aphia.php?p=taxdetails&id=132072 по состоянию на 15 ноября 2010 г.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м W. Muller, Обзор: Как был преодолен порог многоклеточных животных? Гипотетический Урметазоа. Сравнительная биохимия и физиология, часть A 129, 433 (2001).
  3. ^ W. Muller, Обзор: Как был преодолен порог многоклеточных животных? Гипотетический Урметазоа. Сравнительная биохимия и физиология, часть A 129, 433 (2001)., М. Винс и др., Молекулярная основа эволюции плана тела многоклеточных животных: морфогенез, опосредованный внеклеточной матрицей, в морских атмосферных водах. Journal of Molecular Evolution 57, S60 (2003)., W. E. G. Müller, I. M. Müller, H. C. Schröder, Эволюционные отношения Porifera в эукариотах. Гидробиология 568, 167 (2006).
  4. ^ В. Е. Г. Мюллер, М. Коржев, Г. Ле Пеннек, И. М. Мюллер, Х. К. Шредер, Происхождение системы стволовых клеток многоклеточных животных в губках: первый подход к созданию модели (Suberites domuncula). Биомолекулярная инженерия 20, 369 (2003).
  5. ^ Т. Аделл и др., Эволюция белков соединения клеток многоклеточных: каркасный белок MAGI и трансмембранный рецептор тетраспанина в Demosponge Suberites domuncula. Журнал молекулярной эволюции 59, 41 (2004).
  6. ^ а б B. Luthringer et al., Poriferan сурвивин проявляет консервативную регуляторную роль во взаимосвязанных путях клеточного цикла и апоптоза. Смерть клетки и дифференциация 18, 201 (2011).
  7. ^ а б c Г. Чжэн, Л. Бинглин, З. Чэнчао, В. Гуаньи, Молекулярное обнаружение грибковых сообществ в гавайских морских губках Suberites zeteki и Mycale armata. Прикладная и экологическая микробиология 74, 6091 (2008).
  8. ^ а б c К. Танака, Дж. Танака, Р. Ф. Болланд, Г. Марриотт, Т. Хига, Seragamides A – F, новые нацеленные на актин депсипептиды из губки Suberites japonicus Thiele. Тетраэдр 62, 3536 (2006).
  9. ^ а б Пономаренко Л.П., Вантеева О.А., Родькина С.А., Красохин В.Б., Афиятуллов С.С. Метаболиты морских губок Suberites cf. aurantiacus. Химия природных соединений 46, 335 (2010).
  10. ^ а б Б. Флемер и др., Разнообразие и антимикробная активность микробов двух ирландских морских губок, Suberites carnosus и Leucosolenia sp. Журнал прикладной микробиологии 112, 289 (2012).
  11. ^ D. F. R. Cleary et al., Изменения, связанные с местом обитания и хозяином, в сообществах бактериальных симбионтов губок в водах Индонезии. FEMS Microbiology Ecology 85, 465 (2013).
  12. ^ а б Х. С. Шредер и др., Окадаиновая кислота, апоптогенный токсин для симбиотических / паразитических аннелид в Demosponge Suberites domuncula. Прикладная и экологическая микробиология 72, 4907 (2006).
  13. ^ а б W. E. G. Müller и др., Контролируемый кислородом рост бактерий в Sponge Suberites domuncula: к молекулярному пониманию симбиотических отношений между губкой и бактериями. Прикладная и экологическая микробиология 70, 2332 (2004).
  14. ^ W. E. G. Müller et al., Молекулярная / химическая экология губок: данные об адаптивной антибактериальной реакции у Suberites domuncula. Морская биология 144, 19 (2004).
  15. ^ W. E. G. Müller et al., Матрично-опосредованное образование каналов у примморфов губки Suberites domuncula включает экспрессию системы рецептор-лиганд CD36. Journal of Cell Science 117, 2579 (2004).
  16. ^ а б c d е X. Wang, X. Fan, H. Schröder, W. Müller, Мигающий свет в губках через их сеть кремнистых волокон: новая стратегия «нейрональной передачи» у животных. Китайский научный бюллетень 57, 3300 (2012).
  17. ^ а б W. E. G. Müller и др., Люцифераза - источник света для оптических волноводов (спикул) на основе кремнезема в демоспубке Suberites domuncula. Клеточные и молекулярные науки о жизни 66, 537 (2009).
  18. ^ а б W. E. G. Müller и др., Фотосенсорная система на основе криптохрома в кремнистой губке Suberites domuncula (Demospongiae). Журнал FEBS 277, 1182 (2010).
  19. ^ Х. Цеткович, А. Микок, В. Э. Г. Мюллер, В. Гамулин, Ras-подобные малые ГТФазы образуют большое семейство белков у морских губок Suberites domuncula. Журнал молекулярной эволюции 64, 332 (2007).
  20. ^ а б c M. Wiens и др., Врожденная иммунная защита Sponge Suberites domuncula от бактерий включает MyD88-зависимый сигнальный путь. Journal of Biological Chemistry 280, 27949 (2005).
  21. ^ М. Винс, С. Перович-Оттштадт, И. М. Мюллер, В. Э. Г. Мюллер, Отторжение аллотрансплантата в системе смешанных клеточных реакций демоспубераSuberites domunculais, контролируемого дифференциальной экспрессией апоптотических генов. Иммуногенетика 56, 597 (2004).
  22. ^ Л. Валисано, Г. Бавестрелло, М. Джовин, А. Арилло, К. Серрано, Влияние железа и растворенного кремнезема на примморфы Petrosia ficiformis (Poiret, 1789). Химия и экология 23, 233 (2007).
  23. ^ А. Краско и др., Железо вызывает пролиферацию и морфогенез у примморфов морских губок Suberites domuncula. ДНК и клеточная биология 21, 67 (2002).
  24. ^ W. E. G. Müller et al., Селен влияет на образование биокремнезема в демоспорте Suberites domuncula. Журнал FEBS 272, 3838 (2005).
  25. ^ Х. С. Шредер и др., Способность к дифференцировке эпителиальных клеток губки Suberites domuncula. Исследования клеток и тканей 316, 271 (2004).
  26. ^ а б c Х. С. Шредер и др., Образование Biosilica в спикулах губки Suberites domuncula: синхронная экспрессия кластера генов. Геномика 85, 666 (2005).
  27. ^ а б c Х. С. Шредер и др., Сложение кремнеземных пластинок во время роста спикул в демоспорте Suberites domuncula: биологические / биохимические исследования и химическое / биомиметическое подтверждение. Журнал структурной биологии 159, 325 (2007).
  28. ^ Ф. Наталио и др., Силикатеин-опосредованное включение титана в спикулы из демоспубка Suberites domuncula. Исследования клеток и тканей 339, 429 (2010).
  29. ^ а б c W. Xiaohong et al., Evagination of Cells Controls Controls Bio-Silica Formation and Созревание во время образования спикул у губок. PLoS ONE 6, 1 (2011).
  30. ^ а б c d X. Wang et al., Силикатеины, силикатеиновые взаимодействия и клеточное взаимодействие в скелетогенезе губок: образование спикул, подобных стекловолокну. Журнал FEBS 279, 1721 (2012).
  31. ^ W. E. G. Müller и др., Отверждение биокремнезема в спикулах губки включает процесс старения после его ферментативной поликонденсации: данные о опосредованном аквапорином водопоглощении. BBA - Общие предметы 1810, 713 (2011).
  32. ^ W. E. G. Müller и др., Силикатеины, основные ферменты, образующие биокремнезем, присутствующие в демоспонге: анализ белков и филогенетические отношения. Ген 395, 62 (2007).
  33. ^ W. E. G. Müller et al., Идентификация силикатеиновой (родственной) протеазы в гигантских спикулах глубоководных гексактинеллид Monorhaphis chuni. Журнал экспериментальной биологии 211, 300 (2008)
  34. ^ W. E. G. Müller et al., Силикатеиновый пропептид действует как ингибитор / модулятор самоорганизации во время образования аксиальных волокон спикулы. Журнал FEBS 280, 1693 (2013).
  35. ^ а б Х. С. Шредер и др., Функциональное молекулярное биоразнообразие: оценка иммунного статуса двух популяций губок (Suberites domuncula) на молекулярном уровне. Морская экология 25, 93 (2004).
  36. ^ а б L. Cariello, L. Zanetti, Suberitine, токсичный белок из морских губок suberites domuncula. Сравнительная биохимия и физиология 64C, 15 (1979).
  37. ^ а б L. Cariello, E. Tosti, L. Zanetti, Гемолитическая активность суберитина. Сравнительная биохимия и физиология 73C, 91 (1981).
  38. ^ Н. Л. Такур и др., Антибактериальная активность губки suberites domuncula и ее примморфов: потенциальная основа эпибактериальной химической защиты. Экология водных микробов 31, 77 (2003).
  39. ^ W. Muller и др., Дифференциальная экспрессия каротиноидных оксигеназ desmosponge (suberites domuncula) в ответ на свет: механизм защиты от самопродуцируемого токсичного белка (суберитина). Морские препараты 10, 177 (2012).
  40. ^ Y. Takahashi et al., Гетероароматические алкалоиды, накидзинамины, из губки Suberites sp. Тетраэдр 68, 8545 (2012).