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6.3: 酵母信号
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6.3: 酵母信号

酵母是单细胞生物,但与细菌不同,它们是具有细胞核的真核生物细胞。酵母中的细胞信号传导与其他真核细胞中的信号传导相似。配体,例如酵母细胞外的蛋白质或小分子,附着在细胞表面的受体上。结合刺激第二信使激酶(磷酸化特定底物的酶)以激活或灭活调节基因表达的转录因子。 许多酵母细胞内信号级联在 智人中具有相似的对应物,使酵母成为研究人类细胞内信号传导的便利模型。

信号级联驱动酵母繁殖

酵母菌是真菌王国的成员。它们利用信号传递来实现各种功能,特别是生殖功能。酵母可以通过交配信息素进行“有性”繁殖,这些信息素是肽-短链氨基酸。酵母菌落由二倍体和单倍体细胞组成。这两种细胞都可以进行有丝分裂,但只有二倍体细胞可以进行减数分裂,当二倍体细胞进行减数分裂时,产生的四个单倍体细胞,即孢子,是不一样的。事实上,将一个二倍体细胞分裂成四个孢子就产生了两种“性别”的酵母细胞,每种细胞都是MAT-a和MAT-alpha型细胞。

MAT-a细胞分泌称为信息素的交配信号,吸引MAT-alpha细胞,反之亦然。交配信息素与细胞膜上的G蛋白偶联受体结合。结合后,G蛋白启动丝裂原活化蛋白(MAP)激酶级联反应。在这个信号级联中,MAP激酶蛋白家族的一个成员特异性地磷酸化另一个MAP激酶,从而磷酸化另一个MAP激酶,以此类推。激酶最终磷酸化转录因子,改变近200个基因的表达,使细胞接受交配。这些变化使细胞膜和细胞质向信息素方向伸长。这种伸长被称为shmoo,它继续遵循信息素浓度梯度,直到与配偶相连。这两个酵母细胞融合,结合成一个单一的二倍体细胞染色体。

酵母群体信号转导

尽管酵母使用许多细胞信号装置,类似于在更复杂的多细胞有机体中看到的信号机制,酵母仍然是单个细胞,单细胞有机体,生活在菌落中,类似于细菌。与细菌一样,酵母也使用细胞间甚至菌落间的群体感应信号。在高细胞密度下,酵母开始分泌群体信号,将单个酵母细胞聚集成菌落,亚菌落表达特定的功能或地理位置。群体信号不一定由蛋白质等复杂分子组成。事实上,酵母可以产生氨,一种低分子量的化合物,它作为一个群体信号,将酵母细胞分为活性区和凋亡区(程序性细胞死亡)。在氨浓度最低的菌落边缘,细胞增殖。如果产生足够的氨,它可以抑制整个菌落的生长以及邻近菌落的生长。

酵母能感染人体组织

人类的酵母菌感染包括鹅口疮(在口腔中形成痛苦的白色斑块)、念珠菌性食管炎(蔓延到食道的鹅口疮)、阴道酵母菌感染(引起阴道疼痛、瘙痒和灼烧)、皮肤瘙痒和皮疹,包括运动员的脚(脚癣)和许多其他疾病。最危险的酵母感染发生在真菌侵入血液(菌血症)时。这是一种危及生命的情况。所有真菌感染都是在真菌生长时传播的,并如上文所述相互传递信号。


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