Большой

Nature Communications, том 14, номер статьи: 1418 (2023) Цитировать эту статью

1780 Доступов

1 Цитаты

5 Альтметрика

Подробности о метриках

Многоклеточные нитчатые грибы имеют перегородочные поры, которые обеспечивают цитоплазматический обмен и, следовательно, связь между соседними клетками в нити. Ранение гиф и другие стрессовые состояния вызывают закрытие пор перегородки, чтобы минимизировать потерю цитоплазмы. Однако состав перегородочной поры и механизмы, лежащие в основе ее функции, недостаточно изучены. Здесь мы намеревались идентифицировать новые компоненты перегородки, определяя субклеточную локализацию 776 неохарактеризованных белков в многоклеточном аскомицете Aspergillus oryzae. Набор из 776 неохарактеризованных белков был выбран на основании того, что их гены присутствуют в геномах многоклеточных аскомицетов с перегородочными порами (три вида Aspergillus, в подразделе Pezizomycotina) и отсутствуют/дивергентны в геномах аскомицетов с перегородочными порами ( дрожжи). При определении их субклеточной локализации было обнаружено, что 62 белка локализуются в перегородке или перегородочной поре. Удаление кодирующих генов показало, что 23 белка участвуют в регуляции закупорки пор перегородки при повреждении гиф. Таким образом, данное исследование определяет субклеточную локализацию многих неохарактеризованных белков у A. oryzae и, в частности, идентифицирует набор белков, участвующих в функции септальной поры.

Появление многоклеточности представляет собой важный переход в истории эволюции. Организмы различного происхождения организовались в простые многоклеточные морфологии, такие как нити, кластеры и листы, где межклеточная коммуникация ограничена из-за отсутствия прямых проходов в последующей клеточной популяции1,2. В относительно поздней эволюционной истории несколько групп эукариотических организмов развили сложную многоклеточность посредством межклеточной адгезии и программ развития, направленных на дифференцировку в ткани, репродуктивные органы и плодовые тела1,3. Кроме того, сложные многоклеточные организмы развили межклеточную связь через ультраструктурные проходы, чтобы облегчить передачу сигналов4,5,6. Такая межклеточная связь развилась независимо у животных, растений и многоклеточных грибов; более того, его регулирование дает избирательные преимущества в неблагоприятных условиях. У животных щелевые контакты, которые позволяют проходить ионам и небольшим молекулам, структурно и функционально нарушаются из-за окислительного стресса7. У растений плазмодесмы, которые опосредуют межклеточный транспорт транскрипционных факторов и сигнальных молекул, могут блокироваться путем отложения каллозы в ответ на стресс8.

Грибы включают как виды, несущие перегородочные поры (нитчатые грибы), так и виды, не имеющие перегородочных пор (дрожжи), что облегчает характеристику организации, связанной с перегородочными порами, на основе сравнений. Грибковые гифы растут за счет удлинения поляризованных кончиков и дальнейшего разделения на перегородки в зависимости от размера клеток и деления ядра9. В центре перегородки находится перегородочная пора, которая обеспечивает обмен цитоплазматическими компонентами между фланкирующими клетками10,11. У подтипа Pezizomycotina Ascomycota эти поры могут закупориваться производными пероксисом, специфичными для грибов тельцами Воронина12. Напротив, виды подтипа Agaricomycotina из Basidiomycota развили перегородочную поровую крышку (SPC), происходящую из эндоплазматического ретикулума, чтобы блокировать поры13,14. У мутанта, лишенного белка матрикса тела Woronin Hex1, наблюдалась обширная потеря цитоплазмы из фланкирующих клеток через перегородочные поры при повреждении гиф12.

Функция перегородочных пор динамически регулируется в ответ на механические, экологические и физиологические условия. Такие стрессы, как низкая температура и низкий уровень pH, снижают межклеточную связь посредством неизвестных механизмов10,11. Повреждение гиф и абиотические стрессы вызывают накопление белков, связанных с перегородочными порами (SPA) и белка SO (или SOFT) в порах15,16,17. Более того, пора временно закрывается во время митоза и открывается во время интерфазы, когда киназа Nima, регулятор клеточного цикла, перемещается из ядра в перегородочную пору18. Перегородочные поры также модулируются физиологическими условиями, такими как возраст гиф11,19, что указывает на участие дополнительных компонентов в регуляции их функций. Учитывая это динамическое поведение регуляции септальных пор, наше понимание основных механизмов отсутствует, особенно с учетом ограниченных знаний о функциях тела Woronin.