بخشی از مقاله
ریخت زایی: کنترل انواع سلول و شکل آنها
کی. جِی. بویس، اِی. آندریانوپولوس
1- مقدمه – انواع سلول ها و شکل سلول ها: آرایه متنوعی از شکل
قارچ ها شکل های سلولی متنوعی را ایجاد میکنند تا در یک محیط جدید ساکن شوند و خود را با آن انطباق دهند. متداول ترین شکل های سلولی مورد استفاده، سلول های مخمر کروی، بیضی شکل یا استوانه ای یا زنجیره ای از سلول های استوانه ای قطبیده هستند که نخینه ها یا شبه-نخینه ها را تشکیل میدهند (شکل 1.1). این شکل های معمول سلول ها معمولاً شامل انواع بسیاری از سلول ها هستند، که ممکن است از لحاظ شکل انتهایی از هم متمایز گردند، و یا از لحاظ فیزیولوژی با هم متفاوت باشند. بعضی از قارچ ها بصورت گیاهی در دو یا چند شکل مختلف رشد میکنند و دو ریختی نام دارند. قارچ ها همچنین قابلیت تولید انواع سلول های خاص مختلف را با شکل های سلولی خاص در حین فرآیند های توسعه مانند تولید مثل جنسی و غیرجنسی، و بیماریزایی برای همزیستی نفوذ در میزبان یا همراهی با میزبان دارند. در این فصل تلاش میکنیم که معمول ترین انواع سلول های قارچی را پوشش دهیم و بر تحقیقات جاری در مؤلفه های ملکولی تأکید کنیم که بر نوع سلول و شکل آن از طریق کنترل قطبش سلطه دارند.
2- قطبیت
ایجاد و حفظ قطبیت در مرکزیت تولید انواع مختلفی از شکل های سلول قرار دارد که در ارگانیسم ها یافت می شود و بر مبنای توانایی مشخص کردن مناطق خاصی از سلول توسط تعیین موقعیت پروتئین است و منجر به عملکردها و شکل های سلولی مجزایی می گردد. این مناطق مشخص شده برای بسیاری از فرآیند های سلولی بکار می روند که مستلزم توزیع نامتقارن مؤلفه های سلولی مانند گیرنده ها و انتقال دهنده ها، و یا در ایجاد قطبیت رشد توسط متوجه ساختن رشد به مناطق خاصی از سلول هستند. کنترل قطبش در حین رشد برای حفظ شکل سلول در حین رشد گیاهی و تقسیم سلولی، و همچنین تغییر شکل سلول مورد نیاز است که برای متمایزسازی انواع مختلف سلول ها در حین توسعه ضروری است. توانایی سلول ها برای قطبش سازی رشد نیز برای واکنش های شکلی سریع نسبت به محیط ضروری است.کنترل قطبش مستقیماً به ساختار سیتوپلاسم و دینامیک آن وابسته است.
شکل 1 – انواع سلول در قارچ ها: A- شکل های مبنای سلول های قراچی همراه با دو نوع رشد اصلی (سلو های مخمر و سلول های نخینه). B- نمایش نموداری بعضی از انواع سلول که با استفاده از شکل های قارچی مبنا ایجاد می گردند.
A- ساختار سیتوپلاسم
ساختار سیتوپلاسم از سه نوع رشته پروتئین تشکیل شده است (اندام لوله ای ریز، رشته های ریز، رشته های میانی). این رشته ها ساختار و سازمان سیتوپلاسم را ایجاد میکنند و به سلول شکل میدهند. تصور می شود که رشته های میانی – که به نظر می رسد یوکاریوت های خاص بالاتری باشند و مدارک قوی در قارچ ها برای آنها وجود ندارد – پشتیبانی مکانیکی داخلی برای سلول ها ایجاد میکنند درحالیکه اندام های لوله ای ریز برای انتقال بین قسمت های میان سلولی در حین تشکیل محور میتوز و در حین جنبندگی سلول مورد نیاز هستند. رشته های ریز نیز برای انتقال مؤلفه های میان سلولی ضروری هستند اما با حرکت بر مبنای اندام های لوله ای ریز تفاوت دارند که اغلب در مسافت های طولانی است. جزئیات نقش های خاص رشته های میانی و اندام های لوله ای ریز خارج از حیطه این فصل است. رشته های ریز از بسپارهای اکتین تشکیل شده اند و هنگامی که با پروتئین های متقابل همراه هستند، ساختار سیتوپلاسم اکتین را تشکیل میدهند. ساختار سیتوپلاسم اکتین برای عملکردهای سلولی مختلفی (از جمله رشد قطبیده) مورد نیاز است. در پستانداران و بسیاری از ارگانیسم های دیگر، اکتین برای جنبندگی سلول، تغییرات در شکل سلول، انقباض ماهیچه، یاخته جنبی، روابط متقابل زیرلایه سلول، درون یاختگی و ترواش مورد نیاز است.
شکل 1.2 – قطبش و انواع سلول های قارچی
همچنین در ، ساختار سیتوپلاسم اکتین برای دامنه ای از فرآیند های سلولی (از جمله تشکیل جوانه، حرکت کیسه ها، تعیین موقعیت کیتین، یاخته جنبی، درون یاختگی، حرکت اندامک و تغییرات شکل در واکنش به محرک های محیطی) مورد نیاز است.
سلول ها به ساختار سیتوپلاسم اکتین برای تنظیم یا رشد قطبیده آغازین در حین توسعه متکی هستند، و سلول ها باید قادر باشند که ساختار سیتوپلاسم اکتین را نسبت به محل رشد نزدیک قطبیده کنند. البته ساختار سیتوپلاسم اکتین بر روی فرآیند های سلولی مختلفی تأثیر می گذارد، و سازمان آن باید خیلی منظم باشد. اینکار توسط تنظیم تشکیل هسته اکتین و پلیمریزاسیون و تنظیم محل های سلولی انجام می شود که تشکیل هسته و پلیمریزاسیون در آنجا رخ میدهد. اکتین به شکل منومری یا به شکل بسپاری وجود دارد. منومر های اکتین ATP را ترکیب و تجزیه میکنند تا با بسپار ترکیب گردد. مرحله محدود سازی رتبه در پلیمریزاسیون اکتین، همان تشکیل هسته و جمع آوری منومر های جدید برای تشکیل رشته است. این را میتوان توسط پروتئین های داربستی در غشاء سلول افزایش داد.
B- ایزوتوپی برای رشد قطبیده
1- ایجاد رشد قطبیده در مخمر در حال رشد
مکانیزم هایی که توسعه رشد قطبیده را تنظیم می کنند و در سلول های قارچی از رشد ایزوتوپی به رشد قطبیده تغییر پیدا میکنند، در به بهترین شکل توصیف شده است. در حین دوره سلول میتوزی، توسط فرآیندی با نام جوانه زنی تقسیم بندی می شود. این فرآیند نیازمند انتخاب یک محل جوانه زنی غیر تصادفی، ترتیب بندی مجدد پروتئین ها در این محل، و ترتیب بندی مجدد ساختار سیتوپلاسم اکتین است. جوانه پدیدار می شود و رشد آن مستقیماً به جوانه در حال رشد بستگی دارد. پس از توسعه جوانه، یاخته جنبی، تشکیل دیواره، و جداسازی سلول را داریم.
2- انتخاب محل جوانه
در حین آغاز جوانه زنی در ، محل پدیداری جوانه توسط موقعیت نشانه های غشایی و تقویت حدود-GTP، GTPase شبیه به Ras، و Rsrlp انتخاب می گردد.
شکل 1.3 – جوانه زنی میتوزی در S. cerevisiae
عامل تبادل گوانین Cdc24pبرای Cdc24pGTPase نوع Rho با GTPaseRsrpl و پروتئین Bemlp واقع در محل جوانه زنی نخستین همراه است. Cdc24p محدود و Bemlp با Cdc24p محدود-GDP روابط متقابل دارد، که محدود به ساکن تفکیک گوانین برای Cdc24p ، Rdilp می باشد. این روابط متقابل منجر به اتلاف اتصال می گردد و ، را برای تبادل GTP تسریع می کند. این رخدادها اکنون سایت پدیداری جوانه را ایجاد میکنند. مکانیزم هایی که محل های جدید رشد را در قارچ های دیگر انتخاب میکنند تا حد کمی درک شده اند. مشخص است که انتخاب محل جوانه در عامل بیماریزای انسانی فرصت طلبی دو ریختی توسط بعضی از پروتئین های یکسان مانند پروتئین های شناسایی شده در تنظیم می گردد. انتخاب محل جوانه را تنظیم می کند و برای ایجاد قطبش در حین جوانه زنی مورد نیاز است.
شکل 1.4 – انتخاب محل جوانه یا پلیمریزاسیون در S. cerevisiae
منبع نقش ارگانیسم پروتئین نوع پروتئین
آدامز و همکارانش 1990) GDP را به تبادل GTP از Cdc24p تسریع میکند عامل تبادل گوانین
وینزیرل و همکارانش (2012)
وندلند و فیلیپسن (2001)
باسیلانا و همکارانش (2003)
جانسون (1999) جداسازی سلول در حین ایجاد جوانه زنی پلیمریزاسیون اکتین و رشد نخینه قطبیده
پدیداری لوله نطفه نخینه
از همراه با غشاء جلوگیری میکند ساکن تجزیه گوانین
آغاز جوانه زنی
پیترسون و همکارانش (1994)
مارکیتز و همکارانش (2002) در حین فعالسازی Cdc24p با Cdc24p و Rsrlp همراه می گردد
Rholp و Cdc24p را در حین آغاز جوانه زنی فعالی می سازد پروتئین فعالسازی GTPase
وندلند و فیلیپسن (2000)
پرینگل (1989)
یار و همکارانش (1989)
بائور و همکارانش (2004) رشد نخینه قطبیده و پلیمریزاسیون اکتین
انتخاب محل جوانه GTPase شبیه Ras
هارتول (1974)
بازبینی شده در جانسون (1999)
اوشینسکی و همکارانش (2002)
وندلند و فیلیپسن (2001)
بویس و همکارانش (2001)
بویس و همکارانش (2003)
دیکمن (2004)
درگونا و همکارانش (1996) انتخاب محل جوانه
راهنمای رشد بخینه و شکل شناسی
مورد نیاز برای محلی سازی مؤلفه پولاریزوم Spa2
تکرار جوانه زنی را تنظیم میکند
پروتئین های مورد نیاز برای رشد قطبیده در محل جوانه را سازماندهی میکند
کیناز PAK را فعال می کند که منجر به تشکیل سپتین، کیتین و حلقه میوزین در محل جوانه می گردد
اکتین را محلی سازی میکند
پروتئین های یاخته جنبی و ترکیب اکتین را در منطقه مادر-جوانه جمع آوری میکند
آبشار MAPK را در حین رشد مورد نیاز برای تشکیل جوانه و رشد قطبیده نخینه را فعال میکند
ایجاد پلیمریزاسیون اکتین و رشد نخینه قطبیده
آغاز جوانه زنی
قطبش اکتین در حین رشد نخینه و رشد قطبیده سلول های مخمر
قطبش وابسته به اکتین نخینه و کونیدیوفورها
مورد نیاز برای رشد نخینه قطبیده
GTPaseRho
مادائول و همکارانش (1987)
ماتسوی و توح-ای (1992)
ماتسوی و توح-ای (1992)
اسکیمز و همکارانش (2002)
وندلند و فیلیپسن (2001) ایجاد قطبش سلولی
تنظیم پروتئین کیناز C و آنزیم ترکیب دیواره
سینتاز گلوکان-بتا-1,3
ایجاد قطبش سلولی و جمع آوری اندام های لوله ای ریز
ایجاد قطبش سلولی
ایجاد قطبش سلولی
شامل در مسیر سیگنال پروتئین کیناز وابسته به C که یکپارچگی سلول را کنترل میکند
حفظ رشد نخینه قطبیده
وندلند و فیلیپسن (2001)
بنتون و همکارانش (1997)
لبرار و همکارانش (1997)
لبرار و همکارانش (1992)
کوهلر و فینک (1996)
لبرار و همکارانش (1996)
وینزیرل و همکارانش (2002) حفظ رشد نخینه و قطبش در نوک نخینه
مورد نیاز برای یاخته جنبی
میوزین فسفریلیت و حلقه سپتین در منطقه گردن مادر-جوانه
مورد نیاز برای یاخته جنبی در مرحله مخمر و رشد قطبیده نخینه
سپتین های فسفرلیت و میوزین ها در حین رشد قطبیده در زمان جوانه زدن
مورد نیاز برای رشد رشته ای کیناز PAK
جانسون (1999)
اوانگلیستا و همکارانش (1997)
هریس و همکارانش (1997)
پیرسون و همکارانش (2004)
وئو و همکارانش (1996) مورد نیاز برای یاخته جنبی و جداسازی سلول
سپتین های فسفرلیت و میوزین ها در حین رشد قطبیده در زمان جوانه زدن
پروتئین داربستی برای ترکیب پروتئین در محل جوانه فرضی
رشد قطبیده و جداسازی نخینه ها و کونیدوفورها
توسعه جمع آوری رشته های اکتین توسط تقویت فورمین SepA و دامنه های غشاء غنی از استرول
از حلقه در گردن مادر-جوانه
زمانیکه فسفرلیته می گردد منقبض می گردد و یاخته جنبی رخ میدهد فورمین
اوبلهوزر و همکارانش (2002)
تریمبل (1999) مورد نیاز برای رشد قطبیده و محلی سازی اکتین سلول های مخمر در حین جوانه زدن و برای رشد قطبیده نخینه
از حلقه در گردن مادر-جوانه
در هنگان فسفرلیته شدن منقبض می گردد و یاخته جنبی رخ میدهد سپتین ها
وارندا و کونوپکت (2002)
وستفال و مومانی (2002)
رابرتز و همکارانش (1997) مورد نیاز برای یاخته جنبی سلول های مخمر و رشد قطبیده و نهشتکیتین در حین رشد نخینه
مورد نیاز برای سپتیشن صحیح و الگوهای انشعاب و بلوغ کونیدوفورها
تنظیم افزایش طول سلول پروتیئن 3-3-14
کاگنتی و همکارانش (2002)
شئو و همکارانش (1998)
ژنگ و همکارانش (2003)
کنچل و همکارانش (2003)
لی (1997)
والتر و وندلند (2004) مورد نیاز برای تشکیل لوله نطفه و رشد قطبیده نخینه
پدیداری لوله نطفه
قسمتی از ترکیب پولاریزوم که اکتین را پولاریزه میکند
ایجاد و حفظ رشد قطبیده در حین جوانه زدن و رشته سازی. مؤلفه پولاریزوم که جمع آوری اکتین را پولاریزه می سازد
تعیین منطقه رشد نوک نخینه ها. مؤلفه پولاریزون
مورد نیاز در حین جوانه زدن و یاخته جنبی برای روابط متقابل با Arp2/3 برای جمع آوری رشته اکتین هسته ای
حفظ رشد قطبیده نخینه، پلیمریزاسیون اکتین، ترافیک اندوزوم ها و واکول ها در نوک نخینه مؤلفه پولاریزوم
والتر و وندلند (2004)
تودا و همکارانش (1985)
گیمنو و همکارانش (1992)
لبرار و همکارانش (2001)
سام و کولپارتی (1994)
اوشرو و می (2000)
بویس و همکارانش (2005)
مموت و همکارانش (2002)
بازبینی شده در لنگلر و همکارانش (2000) انتخاب محل جوانه، پلیمریزاسیون اکتین، درون یاختگی و تشکیل نخینه
مورد نیاز برای فعالسازی آبشارهای cAMP و MAPKکه رشد شبه-نخینه را آغاز میکند
مورد نیاز برای فعالسازی cAMP و MAPKکه رشد رشته ای را آغاز میکند
آغازسازی رشد قطبیده در حین جوانه زنی هاگچه ای
آغاز توسعه غیر جنسی
آغاز رشد قطبیده در حین جوانه زنی هاگچه ای
حفظ رشد قطبیده نخینه. آغاز توسعه غیر جنسی
رشد قطبیده سلول های مخمر، هاگزایی و تشکیل اپرسوریا
مورد نیاز برای متمایزسازی شبه-نخینه GTPaseRas
لبرار و همکارانش (1996)
مایورگا و گولد (1999)
بازبینی شده در لنگلر و همکارامش (2000)
لنگلر و همکارانش (2000)
گولد و همکارانش (1994)
مایورگا و گولد (1999) مورد نیاز برای رشد رشته ای
مورد نیاز برای رشد رشته ای، جفت گیری و تولید فرومون
مورد نیاز برای متمایز سازی شبه-نخینه
تنظیم رشد رشته ای
مورد نیاز برای فعالسازی رشد رشته ای
مؤلفه های کیناز پروتئین A
جدول 1.1 – خانواده های پروتئین اصلی مورد نیاز برای ایجاد قطبش در قارچ ها
یک قارچ میسلیوم با شکل ساده است و مطالعات اخیر نشان داده است که برای ایجاد قطبش نخینه در حین جوانه زنی هاگ مورد نیاز نیست. البته برای حفظ پلیمریزاسیون در حین رشد نخینه مهم است و در نوک نخینه در حال رشد قرار دارد. در قارچ های میسلیوم پیچیده تر، حتی داده های کمتری نیز در دسترس است اما داده های نشان میدهد که انتخاب محل های پلیمریزاسیون ممکن است فقط بعلت اورتولوگوس های RSR1 نباشد.
3- پدیداری جوانه
رشد قطبیده را توسط تقویت پروتئین های اضافی محل جوانه تنظیم می کند. پس از انتخاب محل جوانه، Cdc24p محدود-GTP از پروتئین های Cdc24p و Bemlp جدا می گردد و با و اعضای خانواده کینازهای فعال شده p21 اثرات متقابل ایجاد میکند. این ترکیب به فورمین Bnilp محدود می گردد، که بصورت یک پروتئین داربستی عمل میکند و تعدادی از پروتئین های اضافی (از جمله میوزین های فسفرلیت و پروتئین های همراه با اکتین را محدود می سازد. این ترکیب در محل جوانه نخستین سپتین، کیتین و حلقه های میوزین و پلیمریزاسیون اکتین در نوک جوانه قرار دارد.
انواع مختلف سلول ها ممکن است خصوصیات دوره سلولی مختلفی را نشان دهند و روابط متقابلی بین مکانیزم های تنظیمی وجود دارد که رشد سلول و پلیمریزاسیون و پیشرفت دوره سلول را کنترل میکنند. کنترل دوره سلول در حین جوانه دهی توسط Cdc24p کیناز وابسته به cyclin ایجاد می گردد، که ترتیب کپی برداری DNA را حفظ میکند.
شکل 1.5 – آغاز رشد قطبیده در S. cerevisiae
Cdc24p برای پروتئین های فسفرلیت مختلفی در حین هر مرحله از فرآیند جوانه زنی مورد نیاز است و این فعالیت میتواند تعیین کند که آیا یک سلول به شیوه قطبیده یا بصورت ایزوتروپی رشد می کند. برای افزایش رشد قطبیده توسط محدودسازی پلیمریزاسیون اکتین برای نقطه اوج سلول، Cdc24p توسط فعال می گردد و ترکیب می تواند را فسفرلیته کند. برعکس، برای توسعه رشد ایزوتروپی، سایکلین های و ، را فعال میکنند تا نه تنها متوجه جداسازی کروموزوم در حین میتوز گردد بلکه اکتین را نیز در سراسر جوانه دوباره توزیع کند. نقطه اوج تغییر ایزوتوپی نیز نیازمند فعالسازی ، و ترکیب است که و را فسفرلیته می کند. و برای تشکیل حلقه سپتین مورد نیاز هستند.
4- رشد شبه-نخینه
در شرایط حفظ نیتروژن، سلول های S. cerevisiae دیپلویید متحمل انتقال دو ریختی می گردند که مستلزم تغییر در شکل سلول و تقسیم بندی آن است که رشد شبه-نخینه نامیده می شود. سلول های شبه-نخینه بر خلاف سلول های بیضی شکل طویل هستند و بطور کامل جدا نمی گردند. آغاز رشد شبه-نخینه نیازمند توسعه دوباره و تغییرات در پلیمریزاسیون اکتین در انتهای پایانی سلول های شبه-نخینه است. اگرچه مکانیزم های رشد قطبیده در حین رشد شبه-نخینه مانند جوانه زنی بخوبی توصیف نمی گردد، مشخص است که این فرآیند از بعضی از پروتئین ها و مکانیزم های یکسان استفاده میکند. البته برخلاف جوانه زنی که در نشانه های داخلی عمل میکند، رشد شبه-نخینه توسط مسیرهای انتقال سیگنال تنظیم می گردد که سیگنال های برونی را به تأخیر می اندازد و منجر به تنظیم ژن های مورد نیاز برای تغییرات در شکل سلول، خصوصیات چسبندگی و الگوی جوانه زنی می گردد.
سیگنال های تحریک کننده رشد شبه-نخینه بصورت نامشخص باقی میمانند، اما دو مسیر سیگنال دهی، مسیر سیگنال دهی cAMPو مسیر سیگنال دهی MAPK در رشد شبه-نخینه شامل شده است. مسیر cAMP از طریق پروتین G هیتروتریمریک سیگنال ها را می فرستد که با پروتئین G حس کننده گلوکز Gprlp و گیرنده همراه است. این سیگنال و/یا سیگنال از Ras2p فعال محدود به GTP منجر به فعالسازی cAMP می گردد. مسیر دوم تنظیم کننده رشد شبه-نخینه نیز تحت وساطت GTPaseRas2p است. Ras2p محدود-GTP ، Cdc24pGEF را فعال میکند که GDP را برای تبادل GTP از Cdc24p تسریع میکند. در نتیجه GTP-Cdc24p با فسفرلیت های اثرات متقابل خواهد داشت که منجر به فسفرلیت متوالی و فعالسازی مؤلفه های آبشار کیناز پروتئین فعال شده توسط میتوژن می گردد.
دو مسیر سیگنال دهی شبیه به S. cerevisiae نیز در وجود دارد که انتقال از مخمر جوانه زنی به شکل رشته ای را در واکنش به محرک های محیطی تنظیم میکند. Raslpفعالیت سیگلاز ادنلیت را تنظیم میکند که آن هم به نوبه خود مسیر cAMP را تنظیم میکند و توسط واحد فرعی پروتیئن-G نیز تنظیم می گردد. تصور می گردد که Ras1p فعالیت Cdc24p را کنترل میکند که منجر به فعالسازی آبشار MAPK می گردد. مسیر سیگنال دهی cAMP و Ras مانند S. cerevisiae ، منجر به فعالسازی آبشار MAPK می گردد که ریخت زایی مخمر-نخینه را در عامل بیماریزای گیاهی کنترل میکند.
علاوه بر حفاظت مسیرهای سیگنال دهی تنظیم کننده ریخت زایی، نیازمند بعضی از همان عوامل برای ایجاد قطبش در حین رشد رشته ای مانند S. cerevisiae است. عامل تبادل گوانین Cdc24p مانند S. cerevisiae ، برای ایجاد قطبش در حین رشد رشته در مورد نیاز است. قطبیت نیز تصور می شود جه توسط فسفرلیته شدن میوزین ها توسط PAK های فعال شده توسط Cdc24p ایجاد گردد، چون بلوغ در PAKها، Ste20p و Cla4p و Myo5p منجر به اتلاف رشد رشته و تعیین موقعیت نادرست اکتین غشایی در نوک سلول ها می گردد. پروتئین های و نیز برای آغاز رشد نخینه قطبیده در قارچ میسلیوم ساده مورد نیاز هستند.
شکل 1.6 جوانه زنی هاگچه ای
5- ایجاد رشد قطبیده در قارچ های میسلیوم– جوانه زنی هاگچه ای
تشکیل هاگ های غیرفعال در قارچ ها معمول است، و ایت هاگ ها ممکن است بصورت جنسی یا غیرجنسی ایجاد گردند. در شرایط مناسب، هاگ ها رشد را آغاز میکنند که منجر به تشکیل یک کولونی جدید می گردد و مکانیزم هایی که این فرآیند توسط آنها رخ میدهد نیازمند شکل سلولی مهم یا تغییرات قطبش هستند. هاگ های غیرجنسی کروی قارچ میسلیوم در حضور آب و یک منبع کربن توسط آغاز رشد ایزوتوپی تا زمان تقسیم بندی اولین هسته و سپس ایجاد رشد قطبیده برای اجازه دادن به پدیداری لوله نطفه جوانه می زند. نیز مانند S. cerevisiae ، در توسط دو مسسیر سیگنال دهی کنترل می گردد (یک مسیر cAMP و یک مسیر Ras). البته C. albicans بر خلاف S. cerevisiae در بصورت مستقل عمل میکند چون فعالیت فعالیت سیکلاز ادنلیت را تنظیم نمی کند. این امکان وجود دارد که آبشار MAPK نیز وجود داشته باشد که جوانه زنی را در تنظیم کند چون پروتئین 3-3-14 ، ArtA برای ایجاد رشد قطبیده در حین جوانه زنی مورد نیاز است. همولوگ های این پروتئین 3-3-14 ( ) در S. cerevisiae برای فعالسازی آبشار MAPK در حین رشد شبه-نخینه مورد نیاز هستند.
مسیرهای Cdc24p و Ras نیز به نظر می رسد که جوانه زنی هاگچه ای را در علمرکدیهای دوریختی تنظیم کنند. واحد فرعی پروتئین G ، کدگذاری شده توسط gasC در حین جوانه زنی هاگچه ای مورد نیاز است و این فرآیند به احتمال زیاد از طریق یک مسیر سیگنال دهی cAMP عمل میکند. حذف gasCمنجر به جوانه زنی تأخیر یافته می گردد، درحالیکه نمایش یک آلل فعالسازی غالب، میزان جوانه زنی تسریع شده ای را نشان میدهد. اورتولوگ از gasC، ganB نیز به شیوه مشابهی عمل میکند، بجز از این لحاظ که جهش های هنوز به یک منبع کربن برای جوانه زنی وابسته هستند درحالیکه جهش های اینطور نیستند. همچنین، هومولوگ (RasA) برای جوانه زنی هاگچه ای با نمایش یک آلل rasA منفی یا فعال شده مورد نیاز است که منجر به تأخیر در جوانه زنی و در هاگچه با رشد ایزوتوپی غیر عادی می گردد. ژن های مورد نیاز برای ایجاد قطبیت در حین جوانه زنی و رشد شبه-نخینه در مخمرها نیز در حین جوانه زنی هاگ در قارچ های میسلیوم مورد نیاز هستند. نمایش یک آلل فعال یا منفی غالب از همولوگ Cdc24 در بترتیب منجر به کاهش یا افزایش در میزان جوانه زنی می گردد.
شکل 1.7 – کنترل جوانه زنی هاگچه ای در
آلل فعال شده غالب تاخیر جوانه زنی جهش rasA منفی غالب را متوقف می سازد، که نشان میدهد که RasA در حین جوانه زنی در در بالای عمل میکند.
6- حفظ رشد قطبیده
وقتی که قطبش در قارچ های میسلیوم آغاز می گردد، باید حفظ و نگهداری شود تا رشد نخینه خطی ادامه پیدا کند و زمانی که انشعاب نخینه رخ می دهد باید دوباره ایجاد گردد. قطبش نخینه نیازمند اینست که رشد سلول پیوسته متوجه نوک نخینه گردد. اکتین و اندام های لوله ای ریز، انتقال کیسه های حاوی مواد دیواره سلول و آنزیم ها در منطقه اوج را تسهیل میکنند. اکتین در نوک لوله نطفه متمرکز می گردد و نشان داده شده است که بازدارنده اکتین سیتوکالاسین A این موضعی سازی را مختل می کند و بنابراین مانع از رشد نخینه می شود.
مؤلفه های هسته ای تنظیم کننده حفظ قطبش اکتین در محل رشد، به نظر می رسد که در مخمر جوانه زنی و قارچ های میسلیوم حفظ گردد. در S. cerevisiae ، قطبش اکتین در محل رشد توسط Cdc24pGTPaseRho نگه داشته می شود که مستلزم تعدادی از مکانیزم های مختلف است. Cdc24p با یک ترکیب پروتئین با نام پولاریزوم در محل رشد پولاریزه اثرات متقابل ایجاد میکند. در S. cerevisiae ، پروتئین ها در پولاریزوم شامل پروتئین Spa2p ، پروتئین WASp ، Beelp و فورمین Bnilp است و موضعی سازی محل های رشد به شیوه وابسته به دوره رخ میدهد. جهش های همولوگ نخینه وسیهی را با تعیین
موقعیت هسته و موضعی سازی اکتین کاهش یافته نشان میدهند، که نشاندهنده اینست که پولاریزوم برای حفظ قطبیت در قارچ های میسلیوم ضروری است. مکانیزم دوم حفظ وابسته به Cdc24p رشد قطبیده از طریق فعالسازی PAK های Ste20p و Cla4p است، که میوزین ها ، پروتئین های WASP و تشکیل هسته وابسته به Arp2/3 را برای تشکیل لکه های اکتین تنظیم می کند. نقش Cdc24pS. cerevisiae ذاتی در این فرآیند ها در درون یاختگی و برون یاختگی است. پروتئین Cdc24p نیز برای
حفظ قطبیت در قارچ های میسلیوم مورد نیاز است، اگرچه جزئیات اینکه اینکار چطور انجام می شود هنوز نامشخص است. نمایش آلل فعال منفی غالب همولوگ Cdc24p در منجر به نخینه ورم کرده با ساختار سیتوپلاسم اکتین واقطبیده می گردد. همولوگ های پروتئین هایی که در پولاریزوم S. cerevisiae وجود دارند نیز برای حفظ رشد قطبیده در قارچ های میسلیوم مورد نیاز است، که نشان میدهد که مسیر تنظیم اکتین پولاریزوم/Cdc24p حفظ شده است. همولوگ فورمین Bnilp در برای رشد قطبیده با وساطت اکتین و جداسازی نخینه و مونیدیوفورها مورد نیاز است و توسط غشای پروتئین MesA در نوک تخینه تقویت می گردد. همچینن ، همولوگ Spa2p در A. gossypii محل رشد را در نوک نخینه ها معین می کند.
حفظ رشد قطبیده در قارچ های میسلیوم وابسته به Cdc24p مانند S. cerevisiae ، نیز منجر به فعالسازی پروتئین های WASPو تشکیل هسته اکتین وابسته به Arp2/3 می گردد تا لکه های اکتین را در S. cerevisiae تشکیل دهد. در S. cerevisiae ، پروتئین WASPBeelp با اکتین هسته ای در حین جوانه زنی و یاخته جنبی، اثرات متقابل ایجاد میکند. در C. albicans و A. gossypii ، همولوگ WASP حفظ رشد قطبیده را توسط پلیمریزاسیون اکتین تنظیمی و ترافیک سازی با اندوزوم ها و واکول ها تنظیم می کند.
علیرغم اینکه بعضی از مؤلفه ها که حفظ رشد قطبیده را تنظیم میکنند در بین مخمر جوانه زنی و قارچ های میسلیوم حفظ می گردند، با اینحال نیاز به شکل های دیگری از سلول ها و برنامه های توسعه در قارچ های میسلیوم شرایط را پیچیده تر می سازد. در یوکاریوت های بالاتر، GTPaseRho شبه-Cdc24p ثانوی با نام Rac نیز وجود دارد. اورتولوگ های Racدر یوکاریوت های با شکل ساده تر (مانند S. cerevisiae و ) یافته نمی شوند که نشان میدهد که ژن های RAC ممکن است با افزایش پیچیدگی سلولی تکامل پیدا کرده باشند. اورتولوگ های RAC در قارچ های دو ریختی ، ، نیز در حین حفظ رشد قطبیده مورد نیاز است. حذف منجر به نخینه ورم کرده با ساختار سیتوپلاسم اکتین غیر موضعی شده، واقطبیده می گردد. جهش دوگانه با حذف و آلل فعال شده غالب دارای رخ مانه واقطبیده شدیدتر از جهش های منفرد است، که نشان میدهد که و ممکن است نقش های هم پوشانی در حین حفظ رشد قطبیده با وساطت اکتین داشته باشند.
شکل 1.8 –GTPase های کوچک بصورت متفاوتی انواع سلول ها را در تنظیم می کنند
علیرغم بعضی از نقش های هم پوشانی، و بطور واضح دارای نقش های خاص اضافی در هستند. رخ مانه جهش های و قابل متمایزسازی از هم هستند. حذف cflB نه تنها بر قطبش نخینه تأثیر می گذارد بلکه بر انشعاب زیر رأسی و رأسی و تشکیل ساختارهای توسعه غیرجنسی نیز تأثیر می گذارد اما هیچ تاثیری بر روی قطبیت سلول های مخمر ندارند. برعکس، جهش cflA بر قطبیت سلول های مخمر تأثیر می گذارد اما تاثیری بر روی انشعاب نخینه و ساختارهای توسعه غیرجنسی ندارد. مولوگ RAC در عامل بیماریزای یونجه نیز برای رشد نخینه قطبیده مورد نیاز است.
جهش های قطبیت در و مجزا شده اند ، اما ژن ها در این جهش ها دستخوش موتاسیون نمی گردند و فقط در آغاز کار تکثیر و تحلیل می گردند. اخیراً یک تنظیم کننده جدید قطبیت نخینه hbrB در توسط تکمیل سازی انشعاب سازی و جهش تقسیم سازی با نام شناسایی شد. این ژن برای رشد نخینه و قطبیت ضروری است و برای قارچ های میسلیوم بدون هیچ همولوگ مشخص در قارچ های غیر میسلیوم اختصاصی به نظر می رسد.
7- انتقال کیسه
رشد اوج قطبیده بر مبنای همجوشی کیسه ها در نقطه اوج نخینه است. پروتئین های SNARE بر روی سطح کیسه ها و غشاهای هدف وجود دارند و اینها با هم روابط متقابل دارند تا همجوشی کیسه را تنظیم کنند. در ، نمایش یک ساختار ضد حس برای منجر به قطر نخینه کوچک تری می گردد و قطبیت نخینه و انشعاب غیرعادی را کاهش میدهد. همچنین، جهش های ایجاد شده توسط RIP در ژن کدگذاری شده با SANRE نخینه با نقطه های اوج ورم کرده و انشعاب اوج غیرعادی را ایجاد کرد.
کیسه های منتقل شده به منطقه اوج حاوی آنزیم های مورد نیاز برای توسعه رأس می باشد. در S. cerevisiae ، نهشت دیواره سلول را تنظیم می کند و همچنین نقش مهمی را در حین توسعه قطبیت سلول و سازماندهی مجدد ساختار سیتوپلاسم اکتین ایفا میکند. اینکه چطور بر ایجاد قطبیت تأثیر می گذار نامشخص است، اما جهش ها در منجر به اتلاف Cdc24p و Spa2p در محل جوانه زنی فرض شده می گردد. همچنین، و Cdc24p هر دو نقش مستقیمی در واسطه گری مرحله داکینگ همجوشی واکول دارند، که ممکن است برای قطبیت سلول مهم باشد. در حین نهشت دیواره سلول، کیناز پروتئین C و آنزیم ترکیب کننده دیواره سلول سینتاز گلوکان-بتا-1،3 را تنظیم می کند. همچنین، در برای تنظیم نهشت دیواره سلول مورد نیاز است. نمایش فعال یا منجر به پدیداری انشعاب غیرعادی و نقص های نهشت دیواره سلول یا لوله نطفه تسریع شده و کافتندگی سلول می گردد. و در نیز برای حفظ رشد نخینه قطبیده مورد نیاز هستند.
کیتین یک مؤلفه ساختاری اصلی دیواره های سلولی قارچی است و ترکیب سریع و جمع آوری کیتین در نقطه اوج نخینه برای توسعه نخینه حیاتی است. رشد در نقطه اوج نخینه نیز نیازمند فروافت سریع کیتین می گردد. کیتین پلیمریزاسیون کیتین را تسریع می کند و اختلال ژن کد گذاری کیتین csmA منجر به سلول های نخینه با سلول های رأس ورم کرده قطبیده و تولید نخینه اینتراهایفل می گردد . حذف آنزیم های بیوسنتیتک مورد نیاز برای رشد قطبیده در نقطه اوج نخینه نیز منجر به نقایص پلیمریزاسیون می گردد. اسپینولیپیدها مؤلفه های اصلی غشاء پلاسما هستند. غیرفعالسازی پالمیتول ترانسفرانس سرین، قطبیت سلول را از بین می برد و منجر به انشعاب رأسی می گردد. این انشعاب نتیجه موضعی سازی اکتین غیرعادی در این لکه است.
عملکردهای حفره ای نیز برای تعیین موقعیت اندامک ها و رشد قطبیده مورد نیاز هستند. حذف که همولوگی از ژن PEP3S. cerevisiae است که برای دسته بندی کیسه ای میان سلولی مورد نیاز است، منجر به انشعاب دوبخشی ، دسته بندی میتوکندری و هسته ها و نقصی در پلیمریزاسیون ساختار سیتوپلاسم اکتین می گردد. نیز در برای مسیر تراوشی مورد نیاز است. حذف منجر به نخینه ورم کرده ای می گردد، که کافتن، هاگچه غیرعادی و هسته آن معیوب خواهد شد. همچنین جهش های و تراوش کمتری از آمیلوز، سازماندهی معیوب غشاهای داخلی و اتلاف اسپیزنکورپر را نشان میدهد، که نشاندهنده نقش مهم آن در مسیر تراوشی است.
C- رشد قطبیده به ایزوتوپی
1- جوانه زنی
پس از پدیداری جوانه در S. cerevisiae ، اجازه رشد را به جوانه در همه مسیرها می دهد. این انتقال مستلزم آبکافت GTP محدود به Cdc24p است، که توسط یک یا چند GTPase فعال کننده پروتئین تسریع می گردد، و منجر به فسفرلیته شدن Gic2p، و پروتئین همراه با دوره سلولی می گردد، و در نتیجه بر روی تغییر از رشد رأسی جوانه به رشد ایزوتوپی تأثیر می گذارد. این تغییر رشد همچنین به فعالسازی ترکیب حاوی سایکلین های و و کیناز وابسته به سایکلین Cdc24p بستگی دارد. پس از پدیداری جوانه، تشکیل حلقه انقباضی اکتومایوسین در اتصال مادر-جوانه، یاخته جنبی و جداسازی سلول می گردد.
