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研究揭示了水稻喷淋真菌是如何利用自己的细胞壁发起攻击的

为了应对环境变化和营养饥饿,细胞被认为会经历极端的变化。这包括从一种类型到另一种类型的转移(“分化”)和代谢途径的变化(“代谢转移”)。在一项新的研究中,东京科学大学(tokyo university of science)的一个研究小组首次展示了水稻射流真菌是如何利用自己的细胞壁在某些刺激下生存的。

所有的生物都对环境的变化做出反应和适应。这些反应有时是如此重要,以至于它们会导致生物体内部代谢循环的变化——这就是所谓的“代谢转移”。例如,一种致病的杀真菌物种——一种水稻喷流,在作物中引起“水稻喷流感染”——当营养来源开始枯竭时,水稻进入“糖基酸循环”。对环境变化的另一种反应被称为“细胞分化”,即细胞一起变成另一种类型。例如,在水稻射流真菌中,杀菌剂细胞在细胞壁上产生大量的压力,导致真菌形成一种叫做“附着体”的特殊结构,从而促进感染的结束。这种适应方法已经被各种各样的生物体考虑过了,但是它们是如何发生的还不是很清楚。

在最近发表在iScience上的一项研究中,由镰仓隆(Takashi Kamakura)教授领导的东京科学大学(tokyo university of science)的研究人员首次发现,极低浓度的醋酸会改变水稻真菌的细胞过程。你的研究是基于事实的蛋白质能够从小组的acetilo甲壳素(蘑菇细胞的主要成分——游戏Cbp1-a巨大作用形成appressorium烯酮转化为kitosán和释放出的醋酸。

镰仓教授在解释这项研究的目的时说:

营养不良环境中的代谢转移依赖于营养来源的变化,但其机制至今仍被误解。由于甲壳素已知会引起随后的抵抗反应(免疫反应),我们推测Cbp1的作用是逃避设施的识别。此外,由于Cbp1的酶活性影响细胞分化,我们假设Cbp1对几丁质去乙酰化反应的产物可能是细胞分化的一个信号。

在他们的研究中,科学家们使用了一种真菌突变体的形式,这种突变体不产生Cbp1,因此不能形成附着体,因为它不能产生几丁质乙酸。科学家们观察到,当微小的醋酸浓度被添加到突变体中,即使是在飓风期间,也有数百个分子被真菌孢子杀死。这意味着醋酸可能是触发细胞分化的化学信号。为了更好地理解醋酸在糖基酸循环中的作用,研究人员将注意力集中在一种独特的酶上:异氰酸酯liase。他们发现真菌突变体的这种酶水平要低得多,这意味着它们不能改变糖基酸的循环。但是,如前所述,在极低浓度下加入醋酸足以恢复酶的正常水平,从而诱导附着体的形成。镰仓教授说:“我们的研究首次揭示了醋酸在真核细胞代谢转移和细胞分化中的新作用。”

有趣的是,这些结论表明,利用自己细胞壁中的甲壳素分子可能是几种细菌和真菌使用的一种生存策略。这将使它们能够在私人的食物环境中茁壮成长——比如在主叶计算机的表面——并避免宿主/免疫机制的防御。因此,醋酸可以作为碳的来源,并作为激活转移和细胞代谢分化的信号。镰仓教授解释说:“利用从自身细胞壁获得的醋酸作为一种病原体来激活糖基酸的循环,可能是各种感染过程中的一种普遍机制。”

发现极低浓度的小而简单的分子,如醋酸,可以诱导细胞过程的重要变化,这是前所未有的,只有在动物激素被确定之前才知道。了解物种间的这种化学相互作用在农业、生物工程和医学等领域可能被证明是非常有价值的。镰仓教授总结道:“如果这种现象在其他生物中普遍存在,还有待发现。但是,由于从人类肠道细菌中提取的丁酸等代谢产物与免疫细胞的激活和癌症的进展有关,我们的结论在包括医学和农业在内的广泛领域具有意义。

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