文摘
研究低氧诱导氧化应激在人类疾病利用从单细胞真核生物的使用模型。广泛扩展的模型是发酵酵母酿酒酵母。在本文中,我们描述的概述分子机制引起的氧减少可用性及其相互关系与酵母氧化应激反应。我们专注于微分特征之间酿酒酵母和呼吸酵母克鲁维酵母菌属lactis互补的新兴模式,参考多细胞真核生物。
1。介绍
缺氧和氧化应激研究的兴趣正在增加近年来,主要是在与衰老或疾病如神经退行性疾病或癌症。这些过程在人类细胞系表现出非常复杂的规定,因此简单模型的可用性是非常有用的。酵母已经证明是合适的单细胞真核模式以来,除了广义文化设施,全球“使”分析充分发展和分子机制通常是守恒的。例如,尽管显然没有神经系统,大多数的分子信号通路和参与人类神经系统疾病的蛋白质功能守恒在酵母(1]。除此之外,人类基因的功能鉴定有时是实现通过他们在酵母突变异种的表达式。
大多数研究缺氧和氧化应激反应和它们的连接进行了迄今为止酿酒酵母新陈代谢主要发酵的酵母模型(2]。同样的,酿酒酵母突变体在老化(常用为研究模型3和人类疾病4]。经常发现的机制,这在多细胞真核生物酵母被证明是守恒的。然而,神经网络等人体组织氧化代谢,因此使用替代酵母模型已经提出(5]。我们分析克鲁维酵母菌属lactis从另一个角度真核生物模型在这些研究或类似的研究,因为这酵母主要有呼吸代谢。
支持的代谢差异的分子机制酿酒酵母和k . lactis和具体应对缺氧或氧化应激的研究。氧化还原代谢之间的关键差别酿酒酵母和k . lactisthiol-redox和NAD (P) H-redox反应。k . lactis特点是,对面酿酒酵母,通过磷酸戊糖途径高葡萄糖流比通过糖酵解(PPP) [6),因此细胞溶质的NADPH的产量更高。事实上,瑰柏翠的分子键支持不同的表现型(由发酵抑制呼吸)的两种酵母在于机制参与的re-oxidation NADPH [7,8]。一个这个再氧化进行的重要组成部分k . lactis通过线粒体外部替代脱氢酶(濒死经历),用NADPH的酶酿酒酵母NADH-specific。不像酿酒酵母濒死经历基因的转录k . lactis不受碳源。因为濒死经历可能与酒精脱氢酶为胞质NADH竞争,他们镇压在高葡萄糖浓度,因为它发生在酿酒酵母与增加糖酵解NADH的再氧化酒精脱氢酶,因此流行的有氧发酵和Crabtree-positive表型(9]。有趣的是,已报告濒死经历影响ROS生产和寿命酿酒酵母(10,11]。此外,氧化应激反应的NADPH-dependent通路也有助于NADPH再氧化。在酿酒酵母一起,他们扮演主要角色谷氨酸脱氢酶和操作,虽然在较小程度上,在k . lactis,(8,12,13]。
在本文中,我们专注于复杂的多种机制相互依存,因此产生的氧气的减少可用性和反应引起补偿这压力。所有研究对象的总体概述分析如图1。沿着文本,特别指的是发现之间的差异酿酒酵母和k . lactis,寻找潜在的优点和缺点这些模型相互引用和比较多细胞真核生物。
第一个细胞内信号传感低水平的氧血红素含量。血红素的生物合成包括酶在催化直接使用氧作为电子受体,除此之外,几个步骤是由氧的可用性。其他重要的途径,直接使用氧气是麦角固醇的生物合成,也受到氧的可用性。媒体通过细胞膜麦角固醇的摄入也受氧气水平。下游这些传感策略血红素和麦角固醇依赖的转录因子,它的核监管超过100个基因的转录,这些调节“缺氧反应”,提高氧的低水平的使用。缺氧信号调节基因的转录的激活机制涉及氧化应激反应。同时,氧气水平下降导致一个完整的重路由的营养物质通过不同的代谢途径。这主要影响葡萄糖和其他糖类,可以按照发酵或呼吸系统转换,反过来,条件之间的氧化还原系统的交换细胞质和线粒体机制产生活性氧。再氧化减少NAD (P) H也有监管影响不同的代谢途径,需要氧化辅酶形式功能。ROS也引起其他细胞防御机制,包括再氧化的NAD (P) H和寿命调整,程序性细胞死亡,mitophagy(图1)。
2。缺氧的反应k . lactis
在缺氧,便于适应细胞基因表达的模式以提高氧气利用率。模型中的低氧反应是有据可查的酵母酿酒酵母,的细胞通过氧血红素的水平和固醇(14- - - - - -17]。的反应酿酒酵母缺氧产生麦角固醇的合成相关基因的表达,增加细胞壁成分,和糖酵解基因表达降低组件的呼吸链,ATP合成,柠檬酸循环(14,18,19]。然而,这种知识是不能直接适用于其他酵母,即使在种系发生密切相关,成为明显的最后几年在缺氧反应的研究进展k . lactis和其他酵母。它提出了一个全基因组重复(WGD)导致酵母从严格的需氧生物进化facultatives / fermentatives [20.- - - - - -22]。功能专业化之间的重复基因的存在解释道酿酒酵母同源基因(COX5a / COX5b;CYC1 / CYC7;HYP2 / ANB1;AAC1 / AAC2 / AAC3)差异表达在需氧和缺氧条件下(14,23- - - - - -25]。克鲁维酵母菌属lactis不存在重复的基因与专门的有氧,缺氧转录,但独特的副本是由氧的可用性(26]。也许,k . lactis和酿酒酵母从一个共同祖先分化酵母以前WGD事件,这可以解释观察到的多个差异相比对缺氧的反应在两种酵母,如下解释。
虽然k . lactis无法增长严格缺氧条件下(27),可能由于缺乏表达相关基因导入植物固醇的条件(28),这种酵母发酵糖类和生长在缺氧条件下定义为氧气供应充分的有氧水平的1%以下(7,29日]。几个基因调节在缺氧的报告k . lactis已经出版。一个k . lactisheme-deficient应变,获得的KlHEM1中断,被用来评估heme-directed监管的功能意义k . lactis;KlHEM13编码coproporphyrinogen氧化酶(EC 1.3.3.3),需氧酶,催化血红素生物合成的第六步,是第一个缺氧基因功能特征在这个酵母(30.,31日]。其他来自血红素生物合成途径的基因,KlHEM1是调节在缺氧k . lactis(32]。的KlPDC1丙酮酸脱羧酶基因编码的酶,也是引起缺氧(33]。完成后Genolevures测序项目(34)的完整序列的可用性k . lactis基因组的设计允许特定DNA阵列包含选定的DNA探针推定地aerobic-hypoxic响应相关的直接同源相似性酿酒酵母(26]。缺氧转录反应的性质k . lactis显示通过使用这些数组,明显不同酿酒酵母,但证实缺氧调节基因的存在k . lactis如KlOYE2 (KLLA0A09075g),KlGSH1(KLLA0F14058g),KlOLE1(26]。除了KlOLE1,其他类脂生物合成的基因的转录KlERG1,KlFAS1,和KlATF1也是引起缺氧(35]。
在酿酒酵母,适应缺氧需要多个基因的转录诱导或脱抑制组织在调节子由特定的转录监管机构控制。考虑到在k . lactis缺氧的反应存在但目标基因并不重合,不同样的监管,问题出现关于传感器和转录监管机构的功能。酵母对缺氧反应的主要传感器是血红素和麦角固醇。血红素生物合成途径是保存在不同的生物在进化过程中(36),这也是如此酿酒酵母和k . lactis。酵母都有八个高度同源基因所需血红素的生物合成。三个基因的血红素生物合成途径的特点k . lactis日期(KlHEM1,KlHEM12,KlHEM13),功能对等酿酒酵母实验证实了同系物cross-complementation [31日,32,37]。因为它发生在酿酒酵母的转录调控KlHEM12不是一个关键血红素合成的调节k . lactis(38)及其转录调控在不同碳源(38)也类似报道的相同器官酿酒酵母(39,40]。然而,值得注意的差异存在于另外两个特征基因的调控。在酿酒酵母,的表达HEM1是本构41),但在k . lactis血红素生物合成的第一步是根据血红素double-feedback监管,在基因转录水平37和线粒体蛋白质的进口42]。虽然在酿酒酵母有氧的镇压HEM13是介导的转录监管机构Rox1p,多样化的数据表明,机制是不同的k . lactis和类似的阻遏不操作43,44]。
在酿酒酵母,细胞内的血红素水平调节转录监管机构的活动Hap1 [14]。Hap2/3/4/5 CCAAT-binding复杂,一个进化保守multimeric在真核生物转录激活因子(45),也是很有必要的许多基因参与呼吸代谢的激活(45),虽然其直接激活血红素还没有被证明。Hap1的目标包括呼吸所需的基因,控制氧化损伤46- - - - - -48)和有氧阻遏Rox1。当氧含量下降,血红素不绑定到Hap1。然后,互动Ssa1、Ydj1 Sro9维护Hap1活动(49,50]。作为一个结果,ROX1不表达,不再压制有氧缺氧反应相关基因的表达。此外,Mot3 Rox1施加的压迫中合作目标启动子(51],Ixr1缺氧的反应有关酿酒酵母在cross-regulationROX1(52- - - - - -54]。尽管几个同系物Hap2/3/4/5复杂的组件被克隆k . lactis(55- - - - - -57),呼吸系统k . lactis逃离HAP2控制(56]。与之前描述的同源基因数据酿酒酵母,的功能KlHAP1基因不影响媒体的增长与碳源发酵或呼吸系统所使用的途径k . lactis和吉隆坡Hap1不是一个转录激活因子与呼吸相关的基因的表达或甾醇生物合成58),但压制主要的葡萄糖转运体的表达(59]。以类似的方式,KlROX1不调节缺氧反应k . lactis(60)和KlROX1子不受吉隆坡Hap1或吉隆坡Rox1变化而缺氧/好氧生活(44]。
平行,Hap1-Rox1-independent、氧反应通路存在于酵母。例如,在酿酒酵母低氧基因的转录OLE1取决于细胞色素c氧化酶(61年),需要功能的转录因子Mga2在缺氧62年]。在k . lactis这个监管电路也是不同的,虽然KlMGA2显示了相同的MGA2基因酵母,吉隆坡Mga2does不规范KlOLE1缺氧表达式(35]。Sut1和Sut2也参与低氧基因的转录诱导和固醇吸收和合成酿酒酵母(63年,64年]。
另一个感应途径包括甾醇生物合成的监管者Upc2和Ecm2265年]。甾醇损耗导致paralogous基因的激活UPC2和ECM22(16),控制基因表达的一个子集的缺氧。都绑定到一个序列图案称为固醇调节元件(行为)在他们的目标基因的启动子,但Ecm22是一个有氧阻遏和Upc2厌氧激活,这是upexpressed在缺氧。调节麦角固醇的生物合成基因的表达和丹/行动细胞壁蛋白家族(65年- - - - - -67年]。这个监管电路仍有待研究k . lactis虽然基因的基因组序列分析表明,缺氧的甾醇生物合成途径中守恒两个酵母(26]。
定量之间的同源蛋白质翻译验证或假定的同源基因k . lactis和酿酒酵母显示,除了少数例外,相关的蛋白质生物合成的路线产生胞内血红素和麦角固醇的变化更保守的转录因子,由他们的监管水平和产生缺氧反应(图2)。
3所示。氧化应激反应k . lactis
氧化应激反应k . lactis是一个经过探索的领域。发表作品的数量小于1.5%酿酒酵母。基于比较基因组学已经执行,几项研究相结合在网上和实验方法(26,68年,69年]。的搜索k . lactis基因组的公认的酿酒酵母直接同源相关的氧化应激反应(基因编码超氧化物歧化酶和他们的监护人,过氧化氢酶和氧化物酶,谷胱甘肽的蛋白质,和硫氧还蛋白系统)已经表明,途径和蛋白质通常是守恒的,除了少数例外主要影响基因冗余或预测蛋白质的亚细胞位置(69年]。这些异常包括组织的基因编码硫氧还蛋白氧化酵素,硫氧还蛋白还原酶、硫氧还蛋白,glutaredoxins,谷胱甘肽转移酶(图2)。然而,一些功能差异主要影响氧化还原途径之间的连接与碳水化合物代谢、呼吸功能和氧化应激反应是观察到的69年]。支持这些结果,最近的一项研究对谷胱甘肽转移酶和酵母发酵的代表物种合成酶,呼吸和氧化代谢70年发现显著差异在同源性和预测细胞内排序。
报道之间的差异,引人注目的是大纲thiol-redox通路的作用,特别是谷胱甘肽还原酶(GLR),酶催化氧化(GSSG)的互变现象,减少谷胱甘肽(GSH)使用NADPH作为还原能力。而在酿酒酵母GLR的表达增加氧化应激反应后产生的过氧化物,Yap1-mediated机制,这种效应在缺席k . lactis(26,71年,72年]。令人惊讶的是,这两个酿酒酵母和k . lactis氧化应激(GLR损耗突变体更敏感12,13]。在这样的k . lactisGLR突变体,ROS增加生产、过氧化氢酶和硫氧还蛋白还原酶(TRR)活动是观察和池其他抗氧化酶的表达和氧化还原酶也是调节(73年]。很可能TRR和其他NADPH-dependent氧化还原酶可能取代GLR维持谷胱甘肽(GSSG比率。事实上,纯化k . lactisTRR显示GLR活动在体外(我们的未发表的结果)。支持这个解释,据报道,thioredoxin-TRR系统可以减少GSSG酿酒酵母(74年]。其他报道影响操作系统防御酶的功能差异k . lactis和酿酒酵母阳离子的机制处理的超氧化物歧化酶Sod1 [75年的转录调控SOD1基因转移后缺氧(26,76年]。的转录调节基因编码过氧化氢酶(12,26,77年,78年),谷胱甘肽合成酶(26,79年peroxide-treatment下)好氧/缺氧条件下和不同的两种酵母。转录因子之间的比较分析与氧化应激反应有关酿酒酵母和k . lactisYap1 Snk7份额,身份分别为33%和50%(图2),吉隆坡Yap1一直功能特征与氧化应激反应引起的金属和过氧化物(80年]。
一些证据支持k . lactis操作系统响应监管作用在发酵/呼吸平衡。因此,之间存在着正相关GLR活动的增加和遗传性葡萄糖- 6 -磷酸脱氢活动(PPP)当氧含量增加(12]。此外,葡萄糖呼吸率k . lactis细胞代谢的单糖通过购买力平价,增加GLR损耗和减少在GLR超表达(13]。蛋白质组学分析表明,有一个不同的回应2O2治疗,这是依赖GLR这样几种酶的表达的糖酵解和三羧酸循环减少野生型菌株,而酶的这些途径和PPP增加GLR耗尽突变(73年]。其他的间接证据k . lactisGLR活动减少Gcr1-mutant [13)被Gcr1同时积极转录监管机构KlNDI1(9];KlNDI1是内部的线粒体基因编码替代脱氢酶(NDI),取代了呼吸链的酶复杂我发现在其他真核生物(81年]。GLR损耗突变体生长在葡萄糖比野生型,整体通过购买力平价当所有的葡萄糖代谢,这可能是由于重路由的氧化产生的NADPH在PPP GLR濒死经历,从而增加ATP生产呼吸链(12,13]。
酵母线粒体内膜的替代脱氢酶也与操作系统和其他相关的代谢变化与反应产生的氧的可用性。这两个的转录k . lactis基因编码濒死经历减少当细胞受到氧化应激和NADPH-related防御机制被激活(9,82年]。关于k . lactisNDI,我们有证明的转录KlNDI1基因诱导在nonfermentable Adr1碳源通过一个过程的因素和基因的表达没有减少缺氧后转移(9]。相应的酿酒酵母酶已被更广泛的研究及其在衰老和ROS作用生产一直报道(83年]。不同酵母中发现抗利尿的临床利益,因为他们已经用于基因治疗的疾病(84年)如帕金森症(85年)或世袭视神经病变(86年,87年]。不同的表达酿酒酵母NDI1基因减少活性氧的生产过剩引起的线粒体复杂我缺陷多细胞真核生物(88年]。
这些thiol-redox OS上述反应和碳水化合物代谢之间的联系k . lactis还支持在其他生物。Ralser et al。89年)发现酿酒酵母细胞减少活动的糖酵解的关键酶——磷酸丙糖异构酶表现出增加抵抗thiol-oxidizing试剂二酰胺。这种表型是守恒的秀丽隐杆线虫和底层机制是基于一个重定向糖酵解代谢通量的购买力平价,改变细胞质是nad (H)的氧化还原平衡池。另一个糖酵解的关键酶——glyceraldehyde-3-phosphate脱氢酶(GAPDH),是灭活治疗各种氧化剂,这导致相似的代谢通量(重定向89年]。
4所示。Hypoxic-Induced氧化应激的反应k . lactis
缺氧和氧化应激反应之间的连接已经被报道在发酵酵母酿酒酵母。几个酿酒酵母相关基因在缺氧诱导的氧化应激反应。CUP1和CUP2,这是必要的清除超氧化物自由基,调节缺氧期间11.6倍在Rox1 Srb10-dependent机制(18]。氧化应激相关基因(HSP12,FMP46,和GRE1)DNA修复(ALK1)或线粒体基因组的维护(MGM1缺氧(期间)也增加他们的表情18]。线粒体和胞质蛋白羰基化反应,线粒体和核DNA损伤的程度来衡量8-OH-dG修改,和的表达SOD1,编码超氧化物歧化酶,增加瞬变期间转移到缺氧(76年]。此外,特定的蛋白质,这成为羰基化作用在转向缺氧,是相同的蛋白质,成为在过氧化应激羰基化作用。这些结果表明,酵母细胞暴露于缺氧经验瞬态氧化应激和表明,活性氧生成的氧含量的变化也可能信号并引发核应对缺氧影响转录(76年]。然而,ROS之间的具体联系生产、蛋白质或DNA修饰和转录调控在酵母尚未阐明。问题是否线粒体或胞质蛋白,特别是氧化的细胞暴露于缺氧,在从线粒体信号通路中发挥作用的核函数来引起缺氧基因有待解答。
在k . lactis在分析30氧化应激相关基因,只有两个(KlGSH1和KlOYE2)增加了表达缺氧后转变26]。然而,没有进行酵母全基因组的方法,因此,这些数据与报告的直接比较酿酒酵母是不准确的。一个有趣的观察,这也表明,在k . lactis缺氧的反应可能是由活性氧引起的生产,是缺氧反应高度依赖的相对通量葡萄糖通过糖酵解、磷酸戊糖途径(PPP)。购买力平价的主要用途与糖酵解是伴随着更高的线粒体细胞色素的表情c(7),这可能与线粒体相关链激活和活性氧产量的变化。事实上,在一个rag2突变,缺乏phosphoglucose异构酶和致力于重新路由glucose-6-phosphate通过购买力平价,为了绕过阻塞糖酵解一步,比野生型菌株更强烈的缺氧反应,影响血红素代谢的基因和氧化应激反应,是观察到的26]。
新的氧化应激之间的关系和缺氧来自多个函数的分析归因于转录监管机构最初表现为好氧/缺氧反应。在酵母,Hap1不仅充当有氧活化剂,在缺氧(监管功能17,90年]。Hap1也控制甾醇生物合成相关基因的表达(14,91年- - - - - -94年),SOD2,参与氧化应激反应(95年]。
尽管公认的同系物的两个主要的监管机构需氧/缺氧反应酿酒酵母(Hap1和Rox1)一直在为特征k . lactis从这些描述,它们的序列和功能分化明显酿酒酵母(44,58]。值得注意的是,他们的功能k . lactis在某种程度上与metal-induced应激反应。删除KlHAP1增加抗氧化应激或镉(58]。此外,0.5毫米的感应H2O2两个基因相关的氧化应激反应,KlYAP1和KlTSA1,被压抑的吉隆坡Hap1p [58]。KlROX1砷酸介导的响应和镉(44]。KlRox1p绑定到KlYCF1镉解毒相关基因启动子,并导致其激活(44]。
5。细胞生存和调整氧化应激反应
除了转录、蛋白质组学和代谢组学重组造成的氧化应激,ROS也引起其他细胞防御机制,包括生命周期调整,程序性细胞死亡,自噬和mitophagy。线粒体,细胞内活性氧的来源,主要参与衰老和寿命管理(96年)酵母已被证明是好的模型研究这些过程。在酵母,之间的cross-regulation糖酵解和购买力平价提出了为了防止氧化应激时细胞从厌氧氧化代谢。低活性的糖酵解酶丙酮酸激酶原因PEP和块积累葡萄糖通量途径转移到购买力平价(97年]。这种机制有助于平衡ROS增加生产氧化代谢过程中(97年]。还在哺乳动物中,癌症细胞的氧化损伤中,类似的重定向的代谢通量导致活性氧清除(98年]。因此,有可能是缺氧和氧化应激反应,重组的影响利用不同的代谢途径,还有助于调节这些细胞防御机制在酵母和其他细胞。
研究了在酿酒酵母通过测量寿命显示几个分子机制在真核生物细胞老化,这是守恒的。两个基本实验方法已应用于单细胞生物。复制的寿命(RLS)的定义是女儿一个细胞产生的数量在其生活(99年]。时间寿命(CLS)被定义为人口的细胞存活的时间固定相(One hundred.]。在酿酒酵母Crabtree-positive酵母,由葡萄糖限制卡路里限制增加RLS和CLS功能,伴随着细胞色素含量增加,NADH-cytochromec还原酶活性(101年]。在k . lactis,Crabtree-negative酵母的葡萄糖限制不促进呼吸能力的增强(2),CLS的增加葡萄糖限制是没有生产102年]。这些结果表明卡路里restriction-dependent寿命增加可能是由于线粒体控制,尤其是氧化磷酸化的监管活动。
一个额外的衰老和细胞氧化还原平衡之间的关系来自sirtuins蛋白的发现。他们是河畔+端依赖酶和他们属于一个高度保守的蛋白质家族,在酵母,无脊椎动物和哺乳动物在不同功能与寿命(103年]。在酵母,Sir2诱导细胞治疗4毫米H2O2甲萘醌(或10毫米104年),这些数据表明氧化应激之间的连接,Sir2激活和长寿。的存在与其他代谢酶Sir2 NAD的复合物+端依赖,如形成的糖酵解酶glyceraldehyde-3-phosphate脱氢酶Tdh3或乙醇脱氢酶Adh1 [105年),可能表明NAD的比率+/ NADPH Sir2周围的微环境可以作为调制器。最近,第三个复杂Sir2 Mdh1,线粒体苹果酸脱氢酶,提出了基于多种常见的网络交互涉及蛋白质Rad53, Aat1, Fob1, Hst1 [106年),虽然还没有证明物理交互。由于Mdh1中卡路里限制的条件下107年),它会导致延长Sir2-dependent RLS (108年),进一步的研究是有前途的。在k . lactissirtuins蛋白或其监管机构尚未被研究过但有一个ORF (KLLA0F14663g)与62%的身份酿酒酵母Sir2(图2)。考虑sirtuins蛋白的重要性及其调节器在人类疾病的病因和治疗如代谢、心血管疾病、神经退行性疾病或癌症(104年,109年)和高之间的相似之处发现呼吸代谢k . lactis和某些人类细胞类型神经元(5),sirtuins蛋白和相关的蛋白质k . lactis是很好的研究的目标。
酵母的细胞信号传导通路从而影响寿命(了103年])、丝氨酸苏氨酸激酶Tor1 Sch9,和PKA控制营养信号通路调节衰老在酵母、动物及其同系物分享保存功能老化。损耗的Tor1激酶增加RLS和CLS出芽酵母,苍蝇秀丽隐杆线虫。同样,PKA激酶激活延长寿命在老鼠的出芽酵母和长寿。已知的激酶S6K1相关控制衰老的老鼠,果蝇,秀丽隐杆线虫,和酵母Sch9激酶控制RLS和CLS酵母代表另一组或直系同源基因。净化的TOR酵母和人类细胞显示TOR可以存在于至少两个multiprotein复合物,称为TORC1和TORC2110年]。有趣的是,人们已经发现,超氧化物阴离子调节TORC1复杂和绑定Fpr1-rapamycin复杂的能力(111年),从而建立另一个操作系统和衰老之间的联系。在酵母,15 TORC1功能相关的基因功能和Tor, Sch9, PKA信号(表互联1)。在酵母,的基因TPK1(别名PKA1,SRA3;ORF, YJL164C),TPK2(别名PKA2,YKR1,PKA3;ORF, YPL203W),TPK3(YKL166C)编码的三种形式cAMP-dependent蛋白激酶催化亚基的循环AMP-dependent蛋白激酶(PKA)和BCY1调节亚基(YIL033C)。在k . lactis同源基因的主要参与者在这些信号通路存在(表1)和同源性(使用在Genolevures BLASTp记录http://www.genolevures.org/总结在图2最引人注目的观察是,在k . lactis只有一个ORF (KLLA0B13948g),编码蛋白质有71%的身份酿酒酵母Tor2和68%的身份酿酒酵母Tor1。这将打开一个关于存在的问题和两个金属饰环配合物的合成k . lactis如前所报道酿酒酵母(110年),并概述了这一问题作为微分点研究与生命周期信号的差异。此外,k . lactis在这组蛋白质来确认自己的身份不到40%酿酒酵母同行也好的进一步的研究目标。
细胞凋亡是一种程序性细胞死亡(PCD)和重视发展和多细胞生物体内平衡。基底细胞凋亡机制也存在于酵母、单细胞真菌,在一些丝状真菌(112年]。关于呼吸酵母k . lactis再次,研究迄今为止进行的数量非常稀少113年]。至关重要的基因突变KlLSM4,一个直接同源LSM4的酵母,合成一个重要蛋白质参与pre-mRNA拼接和mRNA开瓶,显示染色质缩合等表型标记细胞凋亡的DNA碎片,活性氧的积累,对不同的药物敏感性增加。Bax-induced机制(114年,115年]和lactose-induced [116年细胞死亡也被描述k . lactis。我们最近调查了PCDk . lactis使用药物staurosporine (STS)和植物鞘氨醇(小灵通),在其他生物诱导PCD,发现谷胱甘肽和GLR发挥了重要作用。而k . lactis似乎对STS,小灵通诱导PCD。不敏感的k . lactisSTS可能依赖于高水平的谷胱甘肽细胞处理STS中找到。在人类细胞,纤毛STS原因引起的谷胱甘肽流出,但谷胱甘肽出口国蛋白质是缺席k . lactis。此外,GLR似乎参与PHS-triggered PCD因为细胞缺乏这种酶更比野生型菌株的耐药性。此外,添加GSSG或谷胱甘肽中部分恢复野生型的增长k . lactis压力小灵通(117年]。
氧化结构的严格管制取消是一个普遍的应激反应目标组件损坏或有毒的真核细胞空泡和溶酶体降解。自噬是细胞生存和死亡之间的十字路口。它促进生存的降解蛋白质和细胞器损害在氧化应激,但也激活的死亡程序,当伤害不能被克服。证据积累的手机网站ROS生产和信号(包括线粒体)可能是自噬的主要目标(118年]。多余的活性氧损伤线粒体本身和受损的线粒体产生更多的活性氧在一个恶性循环,最终导致线粒体DNA缺失,形成所谓的petite-mutant表型(119年]。选择性线粒体自噬被称为mitophagy,有助于维护线粒体质量通过消除受损或多余的线粒体(120年]。虽然机制却知之甚少,谷胱甘肽影响mitophagy [121年,122年]。之间的相互作用和线粒体自噬似乎进化保存从酵母到高等真核生物。缺陷之一,这些元素可以同时损害,导致各种人类疾病的风险增加(123年]。自噬与肿瘤生成有关,神经退行性疾病、心肌病、克罗恩病、脂肪肝、2型糖尿病、防御细胞内病原体,抗原表达,和长寿121年,122年,124年]。
最近的研究在酵母鉴定几个mitophagy-related蛋白质,已对其功能特点和监管,允许比较异同酵母和哺乳动物细胞之间的降解过程120年]。据我们所知,没有研究对mitophagy甚至自噬目前已经出版k . lactis。我们执行一个自定义在Genolevures Blastp mitophagy[的主要演员125年)及其信号通路(126年在酿酒酵母与k . lactis我们发现序列和不同程度的相似性,如表所示2和图2。需要进一步的研究来分析,如果序列相似性对应相似的功能。这是一个新的呼吸酵母的研究领域k . lactis。作为与其他通路发生,很可能存在根据发酵或呼吸系统功能差异主要在酵母代谢。k . lactis蛋白质在这组(图2)都是很好的目标mitophagy的比较研究。
6。结论和观点
k . lactis提出了作为一个呼吸真核生物模型,补充发酵酿酒酵母,研究低氧诱导氧化应激的途径。到目前为止,实验研究表明,有许多不同的所有步骤分析从比较的角度看,即使高同源性之间存在代理两种酵母的蛋白质。其中的一些差异简要总结表3,尽管他们可能是更广泛的比这里暴露,他们将增加在未来的研究。除此之外,在网上分析表明,转录因子和几个演员从cell-defense响应(寿命和mitophagy)是糟糕的同源蛋白质,因此那些成为好候选人功能描述。
许多酵母基因相关缺氧、氧化和cell-defense响应相关人类疾病(127年]。尽管大多数的研究迄今为止关于执行k . lactis生理学是集中在respiro-fermentative新陈代谢,和其他不太了解途径,有代表不同的例子k . lactis和酿酒酵母可能感兴趣的应用程序在治疗人类的疾病和潜在的使用k . lactis作为本研究的模型。潜在的利益基因或蛋白质中,SOD1是人类基因参与的同族体肌萎缩性脊髓侧索硬化症(128年]。NDI参与基因治疗的复杂我的缺陷88年,129年在神经系统疾病中是重要的84年- - - - - -86年]。几个基因的麦角固醇的生物合成是药物寻找药理目标(anticholesterol、抗菌、抗癌等)(125年]。二胺氧化酶类和过氧化氢酶用于治疗方法治疗炎症性肠病、肠道癌症,或pseudoallergic反应(130年]。遗传coproporphyria (HCP),急性肝卟啉症,一种常染色体显性遗传突变基因编码的结果coproporphyrinogen三世氧化酶(131年]。Sirtuins蛋白相关糖尿病2型(132年)和亨廷顿病(104年)以及心脏病或癌症(109年]。
既不酿酒酵母和其他当前使用的模型,甚至多细胞,表现复杂的变更集关联到每个人类健康障碍。这使得必要的信息来自几个模型的结合,尽可能代表人类细胞类型的多样性(酿酒酵母,k . lactis和其他人),为了进步令人费解的分子基础疾病和在发展中新的预防和治疗工具。
确认
作者感谢所有同事,她这些年来导致酵母的研究缺氧和氧化应激反应在作者的实验室。这项工作是支持的批准号从MICINN bfu2009 - 08854(西班牙)和菲德尔。一般支持实验室提供的2008 - 2011年期间Xunta德加利西亚(Consolidacion C.E.O.U.2008/008)和菲德尔。