6.3: Sinalização de Leveduras

Visão Geral

As leveduras são organismos unicelulares, mas ao contrário das bactérias, são eucariotas—células que têm um núcleo. A sinalização celular na levedura é semelhante à sinalização em outras células eucarióticas. Um ligando, como uma proteína ou uma pequena molécula fora da célula de levedura, liga-se a um receptor na superfície celular. A ligação estimula as quinases segundos mensageiros (enzimas que fosforilam substratos específicos) para ativar ou inativar fatores de transcrição que regulam a expressão genética. Muitas das cascatas de sinalização intracelular da levedura têm homólogos em Homo sapiens, tornando a levedura um modelo conveniente para estudar a sinalização intracelular em humanos.

Cascatas de Sinalização Guiam a Reprodução de Leveduras

Leveduras são membros do reino dos fungos. Elas usam sinalização para várias funções, especialmente para reprodução. As leveduras podem ser submetidas à reprodução “sexual” usando feromonas de acasalamento, que são peptídeos—cadeias curtas de aminoácidos. As colónias de leveduras consistem em células diplóides e haplóides. Ambos os tipos de células podem sofrer mitose, mas apenas células diplóides podem sofrer meiose. Quando as células diplóides sofrem meiose, as quatro células haplóides resultantes, chamadas esporos, não são idênticas. Na verdade, a divisão de uma célula diplóide em quatro esporos cria dois “sexos” de células de levedura, cada uma com duas células do tipo MAT-a e MAT-alfa.

As células MAT-a secretam sinais de acasalamento chamados feromonas que atraem as células MAT-alfa, e vice-versa. As feromonas de acasalamento ligam-se a receptores acoplados a proteína G nas membranas celulares. Ao ligarem-se, a proteína G inicia uma cascata de proteína quinase ativada por mitogénio (MAP). Nesta cascata de sinalização, um membro da família de proteínas quinase MAP fosforila especificamente outra quinase MAP, que fosforila outra, e assim por diante. As quinases eventualmente fosforilam fatores de transcrição que alteram a expressão de quase 200 genes para tornar a célula receptiva ao acasalamento. Essas alterações produzem um alongamento da membrana celular e citoplasma na direção das feromonas. Este alongamento é chamado de shmoo, e continua a seguir o gradiente de concentração de feromonas até que se liga à sua parceira. As duas células de levedura fundem-se, combinando os seus cromossomas em uma única célula diplóide.

Sinalização de Quórum em Leveduras

Embora as leveduras usem muitos dispositivos de sinalização celular semelhantes aos mecanismos de sinalização vistos em organismos multicelulares mais complexos, as leveduras ainda são células individuais, organismos unicelulares, vivendo em colónias, semelhantes às bactérias. Como as bactérias, as leveduras também usam sinais de comunicação de quórum entre as células e até mesmo entre colónias. Com alta densidade celular, as leveduras começam a segregar um sinal de quórum que agrega células individuais de levedura em colónias, com subcolónias a expressar funções ou geografias especializadas. Os sinais de quórum não têm de consistir em moléculas complexas, como proteínas. Na verdade, a levedura pode produzir amoníaco, um composto de baixo peso molecular, que serve como um sinal de quórum que separa as células de levedura em zonas de viabilidade e zonas de apoptose (morte celular programada). Nas bordas de uma colónia, onde o amoníaco está menos concentrado, as células proliferam. Se for produzido amoníaco suficiente, pode inibir o crescimento de toda a colónia, bem como o crescimento de colónias vizinhas.

Leveduras Podem Infectar Tecidos Humanos

As infecções por leveduras em humanos incluem candidíase (que forma manchas brancas dolorosas na boca), esofagite cândida (candidíase que se espalha para o esófago), infecções vaginais por levedura (causando dor vaginal, comichão, e queimaduras), comichão na pele e erupções cutâneas, incluindo pé de atleta (tinea pedis), e muito mais. A maneira mais perigosa de infecção por levedura ocorre quando o fungo invade a corrente sanguínea (fungemia). Esta é uma condição de risco de vida. Todas as infecções fúngicas espalham-se quando os fungos crescem e sinalizam uns com os outros como descrito acima.