Blakeslea trispora - это плесень и член подразделения Zygomycota . Этот вид хорошо изучен на предмет его способности продуцировать каротиноиды, в частности, β-каротин и ликопин . β-каротин является предшественником витамина А, а β-каротин и ликопин играют важную роль в подавлении окислительного стресса . [1] [2] [3] Blakeslea trispora обычно выделяют из образцов почвы на юге Соединенных Штатов и в Южной Азии. B. trispora - возбудитель тропических растений. [4] [5] Тестирование патогенности in vivo с использованиемМодели на животных предполагают, что этот гриб не является причиной болезней животных или человека. [1]
Blakeslea trispora | |
---|---|
Научная классификация | |
Королевство: | |
Разделение: | |
Класс: | |
Заказ: | |
Семья: | |
Род: | Blakeselea |
Разновидность: | триспора |
Биномиальное имя | |
Blakeslea trispora Такстер (1914) | |
Синонимы | |
|
История
Род Blakeslea был назван в честь американского ботаника Альберта Фрэнсиса Блейксли на основе B. trispora . [4] В то время как А.Ф. Блейксли изучал другой гриб под названием Botrytis rileyi , он сотрудничал с Роландом Такстером для дальнейшего изучения этого гриба. В 1914 году, когда Такстер проводил дальнейшие исследования Botrytis rileyi, Blakeslea trispora была случайно изолирована от зараженной гусеницы, инфицированной Botrytis rileyi . [4] Blakeslea trispora была впервые идентифицирована по личинкам гусеницы, которая росла на растении вигна . [4] Гусеница была инфицирована грибком Botrytis rileyi; однако считалось , что Blakeslea trispora случайно передается больной гусенице, питающейся цветком вигны. [4] Когда Такстер впервые идентифицировал B. trispora , он считал, что B. trispora очень близка к роду Choanephora из-за очень схожей морфологии спорангиоспор. [4] [5] Оба имеют характерный коричневый цвет со слабыми продольными штрихами на стенке спорангиолей. Форма крупных шаровидных головок их спорангиол также похожа. [4] [5] Тем не менее, Choanephora и Blakeslea считаются разными родами, и их можно отличить по стенке споры и ее отделению от стенки спорангиолы. [5] Виды Choanephora имеют хорошо прилегающую стенку спорангиол, в отличие от видов Blakeslea, у которых стенка спорангиолей 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 включает производство спорангиоспор, продуцируемых в спорангиях . [6] После выпуска они могут прорасти в присутствии свободной воды. [6] Колонии B. trispora быстро растут на агаровой питательной среде при 25 ° C. Сначала они белые, но по мере созревания становятся от желтого до бледно-коричневого и очень темно-коричневого. [4] [7] Гифы B. trispora асептные, очень плотные и сильно разветвленные. [7] Половое размножение происходит за счет образования зигоспор , которые содержат высокие концентрации липидов, богатых триглицерином, и фосфатидилхолина . [6] Зигоспоры могут сохраняться в течение длительного периода времени, и их прорастание зависит от цитоплазматической регуляторной системы, которая поддерживает покой и предотвращает прорастание в присутствии неблагоприятных условий роста. [6] Зигоспоры имеют размер от 40 до 80 мкм. Они имеют шаровидную или слегка приплюснутую форму. [4] [5] Blakeslea trispora имеет гетероталлическую систему спаривания, имеющую (+) и (-) типы спаривания. [1] Контакт и обмен между противоположными типами спаривания является необходимым предшественником, чтобы вызвать половое размножение и развитие зигоспор. [5] Расширения, называемые гаметангиями , образуются из каждого совместимого гаплоидного мицелия. После анастомоза формируется фертильный гетерокариотический зигоспорангий, внутри которого развиваются зигоспоры. [8] Во время полового размножения каротиноидные пигменты производятся обоими типами спаривания. Каротиноиды являются предшественниками многих апокаротиноидов, которые содержат очень важные предшественники, специфичные для пола, триспоровую кислоту (TSA) для полового размножения Blakeslea trispora . [9] Каротины, полученные из каротиноидов, дополнительно обрабатываются каротиноксигеназой для синтеза триспоровой кислоты (TSA). [9] TSA, произведенный из каротина, стимулирует обе комплементарные половым путем клетки вступать в контакт друг с другом. [9] TSA считается важной сигнальной молекулой для инициации и контроля полового размножения. [6] [9]
Физиология
В начале цикла полового размножения B. trispora начальным этапом является производство каротинов из каротиноидов. [9] [10] Каротины далее обрабатываются каротина оксигеназы, который закодирован в гене tsp3 от B. trispora , для получения АСП. [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 ощущают 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 белкового агглютинина . 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-каротина . При производстве β-каротина он становится предшественником триспороида, который является феромоном B. trispora . [9] Производство β-каротина способствует процессу положительной обратной связи, который дополнительно стимулирует каротиногенез и производство триспороида, который служит веществом, увеличивающим β-каротин. Кроме того, он действует как гормональный стимулятор его биосинтеза . [1] [11] [10] Таким образом, Blakeslea trispora требует определенных концентраций TSA для активации каротиногенеза и производства большего количества каротиноидов (около 0,5% от его сухой массы ), которые могут накапливаться в зигоспорах B. trispora . [9] [10] Таким образом, 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 зигот, поскольку они являются важными факторами для производства спорополленина , структурного компонента клеточной стенки зигоспор. [10] Это необходимо для регулирования этого синтеза по типу обратной связи с каротиноидами и дальнейшего синтеза TSA. [9] [10] Таким образом, образование зигоспор можно предотвратить путем подавления каротиногенеза у Blakeslea trispora . [10]
Приложения
Бифункциональная ликопенциклаза / фитоенсинтаза | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||
Организм | ||||||
Символ | carRA | |||||
UniProt | Q67GH9 | |||||
|
Blakeslea trispora используется в качестве источников β-каротина и его молекулы-предшественника ликопина в промышленном производстве. Эти молекулы являются полезными пищевыми красителями и могут оказывать благотворное влияние на здоровье человека в качестве антиоксидантов . [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 производства оптимального количества ликопина благоприятен избыточный (-) тип спаривания в соотношении 1: 2 (+/-) с возрастом инокулята 36 и 48 часов соответственно. [13] [14] [3] [12]
Ликопин
Blakeslea trispora, как известно, является наиболее эффективным продуцентом ликопина. [15] Ликопин перерабатывается ликопенциклазой, что приводит к образованию β-каротина. Для промышленного производства ликопина Blakeslea trispora выращивают с ингибитором ликопинциклазы, который можно вводить в процесс ферментации . [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 своей мощной антиоксидантной активностью. Таким образом, β-каротин и другие каротиноиды играют решающую роль в снижении окислительного стресса и защите сердечно-сосудистой системы. [3] Каротиноиды обладают высокоэффективной антиоксидантной активностью по улавливанию ROS ( активных форм кислорода ), таких как синглетный кислород и свободные радикалы . Следовательно, они обладают способностью предотвращать хронические заболевания, такие как рак, цереброваскулярные и сердечно-сосудистые заболевания и инфаркт миокарда . Ликопин считается очень важным и актуальным источником для здоровья человека. [3] [15] Тематическое 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 прием порошка Blakeslea trispora , 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, может ли гриб Blakeslea trispora быть мощным эффектором против старения из-за его способности эффективно массово производить определенное количество ликопина. [15]
β-каротин
β-каротин - это молекула с красно-оранжевым пигментом. Поэтому его используют как краситель для пищевых продуктов. [12] β-каротин входит в состав каротинов, которые являются высоконенасыщенными производными изопрена . [12] Поскольку 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 иммунной системы человека и играют важную роль в предотвращении дегенеративных заболеваний и рака. [12] [15] Все клетки способны производить и регулировать АФК. [12] Однако нарушение регуляции АФК может привести к повреждению ДНК , инактивации ферментов и белков, разрушению мембран. Это в конечном итоге вызывает гибель клеток, становясь очень токсичным для людей. [12] Дальнейшие исследования использования β-каротина, собранного из Blakeslea trispora, могут привести к значительному улучшению здоровья человека при лечении и профилактике некоторых хронических заболеваний, таких как рак.
Рекомендации
- ^ Б с д е е Britton G, H, Пфендер Liaaen-Jensen S (2009). Питание и здоровье . Базель: Биркхойзер. ISBN 978-3-7643-7501-0.
- ^ Чоудхари С., Сингхал Р. (март 2008 г.). «Оптимизация среды для производства бета-каротина Blakeslea trispora: статистический подход». Биоресурсные технологии . 99 (4): 722–30. DOI : 10.1016 / j.biortech.2007.01.044 . PMID 17379513 .
- ^ а б в г д Ван Х.Б., Хе Ф, Лу МБ, Чжао С.Ф., Сюн Л., Ю ЛДж (2014). «Перенакопление высококачественного ликопина за счет ингибирования биосинтеза γ-каротина и эргостерина в Blakeslea trispora». Журнал функционального питания . 7 : 435–442. DOI : 10.1016 / j.jff.2014.01.014 .
- ^ Б с д е е г ч I Такстер Р. (1914). «Blakeslea, Dissophora и Haplosporangium, роды nova». Новые или своеобразные зигомицеты . 3 (58): 355–366.
- ^ Б с д е е г ч Кирк PM (1984). "Монография Choanephoraceae" (PDF) . Микологический институт Содружества . 152 : 1–67. Архивировано из оригинального (PDF) на 2017-12-01 . Проверено 25 ноября 2017 .
- ^ а б в г д е Терешина В.М., Меморская А.С., Кочкина Г.А., Феофилова Е.П. (2002). «Спящие клетки в цикле развития Blakeslea trispora: отчетливые паттерны липидного и углеводного состава». Микробиология . 71 (6): 684–689. DOI : 10,1023 / A: 1021432007070 .
- ^ 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.
- ^ 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 мукоральных грибах Blakeslea trispora и Mucor mucedo» . Прикладная и экологическая микробиология . 79 (23): 7466–75. DOI : 10,1128 / AEM.02096-13 . PMC 3837771 . PMID 24056470 .
- ^ Б с д е е г ч I Верещагина О.А., Терешина В.М. (25 сентября 2014 г.). «Триспороиды и каротиногенез в Blakeslea trispora». Микробиология . 83 (5): 438–449. DOI : 10.1134 / S0026261714050270 .
- ^ Б с д е е г ч 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. DOI : 10.1134 / S0026261712050165 .
- ^ 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 половых гормонов у зигомицетов опосредуется бета-каротиноксигеназой, регулируемой триспоровой кислотой». Генетика и биология грибов . 44 (11): 1096–108. DOI : 10.1016 / j.fgb.2007.07.008 . PMID 17822929 .
- ^ Б с д е е г ч Рукас Т (2015). «Роль окислительного стресса в производстве каротина Blakeslea trispora при глубокой ферментации». Критические обзоры в биотехнологии . 36 (3): 424–33. DOI : 10.3109 / 07388551.2014.989424 . PMID 25600464 .
- ^ а б в Pegklidou K, Mantzouridou F, Tsimidou MZ (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. DOI : 10.1021 / jf800272k . PMID 18494492 .
- ^ Ван Цюй, Фэн Л.Р., Ло В., Ли Х.Г., Чжоу Ю., Ю XB (январь 2015 г.). «Влияние процесса инокуляции на производство ликопина Blakeslea trispora в реакторе с мешалкой». Прикладная биохимия и биотехнология . 175 (2): 770–9. DOI : 10.1007 / s12010-014-1327-у . PMID 25342268 .
- ^ а б в г д е Ху В., Дай Д., Ли В. (август 2013 г.). «Антивозрастной эффект порошка Blakeslea trispora на взрослых мышей». Письма о биотехнологии . 35 (8): 1309–15. DOI : 10.1007 / s10529-013-1206-6 . PMID 23636861 .