Слайд 2СЕПТЫ (от лат. septum, saeptum, перегородка) – перегородки, разделяющие гифу на
компартменты
или клетки после деления (одноклеточные грибы)
Слайд 3Функции септ
структурная поддержка гифы,
разделение мицелия на компартменты (с разными физиологическими и
биохимическими процессами, например, при формировании спор),
контролируемое распределение органелл (аско- и базидиомицеты),
первая линия обороны в случае повреждения клеток (образование у несептированных грибов и закупоривание пор у септированных грибов),
конечный этап цитокинеза (материнская клетка делится на две).
Слайд 4Быстрое закупоривание септальной поры у аскомицетов (включая дейтеромицеты с аскомицетным аффинитетом)
и гомобазидиомицетов Markham, 1994
Слайд 5Органеллы, которые закрывают септальную пору.
1.-2. Тельца Воронина
1.Электронно-плотные тельца Воронина округлой формы,
одно закрыло пору, второе расположено рядом, и два в поврежденном компартменте Aspergillus.
2. Тельце Воронина гексагональной формы в поре Neurospora crassa.
3. Три вытянутых кристаллических тела, лежащих бок о бок и закрывающих пору Discina venosa.
Слайд 7Химический состав септ аско- и базидиомицетов
Грибная септа содержит хитин, который отсутствует
у животных и растений. Септальная пластина помимо хитина у аскомицетов состоит из β-глюканов, но α-глюкан - компонентом латеральных стенок - не обнаружен. Старая септа может быть покрыта аморфным слоем белка. Подобно аскомицетам, химический состав септы у базидиомицетов отличается от латеральных клеточных стенок. Латеральные клеточные стенки состоят из хитина,
β-1,3/β-1,6-глюкана, но не α-1,3-глюкана. Более того, долипоровое вздутие/утолщение содержит больше β-1,6-глюкана, чем септальная пластинка.
Слайд 8Типы септ у разных таксономических групп грибов (Lutzoni et al., 2004)
Плазмодесмы
(=десмопоры)— микроскопические цитоплазматические мостики, соединяющие соседние клетки
между ризоидальной клеткой и зооспоранигием
микропоровая септа
Слайд 9Типы септ у вегетативных клеток разных таксономических групп грибов (Lutzoni et
al., 2004)
пор.Kickxellales
пор.Mucorales
мицелий
гаметангий
Септы большинства зигомицетовых грибов – сплошная поперечная перегородка, которая формируется для изоляции старых или поврежденных районов мицелия или при формировании репродуктивных структур
микропоровая септа
однопоровая септа
Слайд 10Типы септ у вегетативных клеток разных таксономических групп грибов (Lutzoni et
al., 2004)
диаметр поры 50-500 нм
микропоровая септа
однопоровая септа с тельцами Воронина
Слайд 11Однопоровая септа с поровыми включениями
Слайд 12Долипоровая септа с парентосомой
Слайд 13Септы с плазмодесмами между ризоидом и спорангиумом у Chytridium confervae из
отдела Chytridiomycota
Слайд 14Септы с плазмодесмами у дрожжей
Fig. 9. Saccharomycopsis synnaedendra. Plasrnodesmata in septum
of a hypha.
Fig. 10. S. synnaedendra (Pichia crossotarsi). Multiple scars (arrowed) on neck of a yeast cell.
Fig. 11. Arthroascus javanensis. Two separating cells with a single connection in the center
of the septum.
Fig. 12. Saccharomycopsis lipolytica. Mother cell and bud with a central connection in the
cross wall.
Слайд 15Септа Geotrichum candidum с микропорами
Слайд 16Септы с одной порой с вильчатым утолщением и внутрипоровым включением (пор
Kickzellales
класс Zygomycetes отдела Zygomycota)
рис. 7-8 Mycoëmilia scoparia
рис. 9 Ramicandelaber brevisporus
Слайд 17Однопоровые (=простые) септы с тельцами Воронина у Aspergillus nidulans (А,В) и
Neurospora crassa (C)
Слайд 18Септы в генеративных клетках Sordaria humana : аскогенные гифы (5-8) и
сумки (9)
Слайд 19Ультраструктура септы и септальной поры у Basidiomycota
Слайд 20Pucciniomycetes представлены ржавчинными грибами, которые имеют септы как у мицелиальных Ascomycota,
но без телец Воронина (к септам бывают приурочены микротельца), трехламеллярная септа с простой порой, окруженной везикулами, электронноплотными глобулами или микротельцами
или мультиперфорированная септа с простыми порами у Kriegeria eriophori Microbotryomycetes
Слайд 22Ustilaginomycetes или головневые грибы. Имеют септы близкие по структуре к септам
ржавчинных грибов, но могут иметь незначительный вздутый ободок вокруг поры. Септальные поры могут ассоциировать с мембранными шапочками или мембранными поясками/ободками
Слайд 23Редко у Tilletiales и Entorrhizomycetales – долипоровые септы без шапочек и
парентосом, иногда могут иметь окружение из мембран ЭПР
Слайд 24Долипора - бочонкообразное вздутие вокруг поры (долипора) окружена группой везикул или
трубочек (структурно идентичных ЭР)
класс Tremellomycetes
пор.Tremellales
Trichosporon sporotrichoides - долипору окружает везикулярно-трубчатая шапочка, из мембран ЭПР
Слайд 26Долипора без парентосомы,
окружена мембранами ЭПР
Cryptococcus (Filobasidiella neoformans) из пор.Tremellales
Слайд 27Auricularia auricula-judae
Lu, H. and D. J. McLaughlin (1991)
Auriculariaceae, Auriculariales,
Incertae sedis, Agaricomycetes, Basidiomycota, Fungi
Слайд 28Долипора с перфорированной парентосомой
и маленькими перфорациями как у Schizophyllum commune.
Диаметр SPC (septal pore cap) Schizophyllum commune от 450 до 600 нм с перфорациями 100 нм.
Слайд 29Долипора с перфорированной парентосомой
и крупными перфорациями у Rhizoctonia solani
Диаметр SPC
Rhizoctonia solani от 1600 до 2000 нм, имеющий 3-5 перфораций с диаметром 800 нм.
Слайд 30У некоторых агарикоидных грибов еще наблюдается наружная шапочка, например, у Agaricus
bisporus, Coprinus cinereus, Agrocybe praecox, которая напоминает цистерны ЭР, связанные с перфорированными парентосомами. Присутствие наружной шапочки вокруг перфорированной SPC может зависеть от стадии развития гифы.
Слайд 31Диаграмма продольного среза септального аппарата показывающая нормальное положение (точковая линия) и
модифицированное с током цитоплазмы (твердая линия) (Bracker, Butler, 1964)
Долипоровый канал от 70-500 нм
Септальное вздутие состоит из хитина и глюкана (альфа и бета)
Слайд 32Парентосома – субдомен ЭПР, многослойная структура, у которой внутренняя и наружная
мембраны образованы мембранами ЭПР.
Модель парентосомы of S. commune.
Белок SPC33 локализован в люмене ЭПР и взаимодействует с цитозольным белком SPC14. ЭПР продолжается в парентосому.
Слайд 33Начинается с лизиса долипорового утолщения. Долипоровое вздутие прогрессивно исчезает, пока не
исчезнет совсем. Реорганизация септы как было показано ассоциировано со вторжением везикул, мультивезикулярных тел и вакуолей в район септы, которые, по-видимому, содержат литические и синтетические ферменты и компоненты матрикса. Процесс лизиса направлен от септальной поры к стенке гифы и продолжается до исчезновения септы.
Реорганизация долипоровой септы
Слайд 34Частичный лизис долипорового вздутия у шампиньона двуспорового
Слайд 35Септирование и цитокинез у грибов
Септирование или формирование септы и цитокинез (деление
цитоплазмы после митотического деления ядра) у грибов имеют ряд особенностей:
Во-первых, образование септы не всегда приурочено к делению ядра и это приводит к образованию многоядерных клеток или даже к существованию асептированного мицелия (зигомицеты).
Во-вторых, у грибов можно встретить два типа цитокинеза (полный и неполный).
Слайд 36Грибы проявляют одну из двух моделей роста: дрожжеподобную или мицелиальную. Дрожжеподобный
рост, примером которого может быть рост дрожжей Saccharomyces cerevisiae, характеризуется полным цитокинезом – процессом, который заключается в разделении дочерней клетки и материнской за счет частичной деградации хитинсодержащей первичной (см. далее) септы. Мицелиальные грибы обладают поляризованным ростом за счет деления апикальной клетки и формируют гифу, которая у большинства видов грибов (аскомицеты и базидиомицеты) разделена на клетки септами. В септировании мицелиальных грибов и цитокинезе дрожжей участвуют гомологичные белки. Однако септа мицелиальных грибов не разделяет полностью цитоплазму смежных компартментов из-за наличия септальной поры (неполный цитокинез наблюдается у большинства грибов). В местах септирования не происходит гидролиза хитина, что приводит к формированию многоклеточного мицелия.
Слайд 37Цитокинез и формирование септы - завершающие этапы клеточного цикла и поэтому
нуждаются в тщательном генетическом контроле, также как и другие процессы, такие как рост дочерней клетки/апикальный рост, удвоение ДНК и митоз. Концепция деления клетки одна из фундаментальных проблем всех клеток, которая находит разные решения при развитии бактерий, грибов, растений и животных. Клеточное деление у грибов происходит в три этапа:
Выбор места деления
Сборка белкового комплекса
Формирование сократительного акто-миозинового кольца еще до окончания митоза и отложение хитина и других компонентов септы
Слайд 38Формирование септы у мицелиальных грибов имеет место в прорастающих спорах, в
апикальных компартментах гифы и в местах бокового ветвления, при формировании пряжек и спор (базидиоспор в т.ч.).
Слайд 39Выбор сайта деления у Saccharomyces cerevisiae (А)
и Schizosaccharomyces pombe (Б)
Слайд 41Сборка белкового комплекса у S.cerevisiae (А) Aspergillus oryzae (Б) (септинов в
том числе)
Слайд 42Образование септы у почкующихся дрожжей.
Кольцо из септинов (желтым) лежит под клеточной
мембраной, неизвестные белки (черные стрелки) связывают акто-миозиновое кольцо (голубое) с мембраной.
Доставка трансмембранной хитин-синтазы Chs2 (розовым) в мембранных везикулах (не показано) по соседству с мембраной и сократительным кольцом.
Слайд 43Формирование септы у Saccharomyces cerevisiae
Формирование септы происходит в три этапа.
А. Первый
этап происходит очень рано, когда хитиновое кольцо (зеленым) появляется в основании почки «почечеый рубец» (СsIII – хитинсинтетаза III- черным, Rho1p и Fks1p – компоненты β 1-3 глюкан синтазы). На этой стадии дочерняя почка растет апикально.
В - дочерняя клетка меняет рост на изодиаметрический, а Rho1p и Fks1p – компоненты не выявляются.
С- Второй этап происходит в процессе цитокинеза: когда сокращение актомиозинового кольца приводит к инвагинации плазмалеммы. Мембрана впячивается и синтезируется хитин (реакция катализируется хитинсинтетазой II коричневым цветом, CsII), который формирует диск – первичную септу (зеленым), и которая является первой структурой разделяющей клетки.
D – первичная септа полная и происходит образование вторичной септы (SS), которая откладывается по обе стороны от первичной септы (желтым).
Е – Третий этап: хитиназа лизирует первичную септу, дочерняя клетка отделяется от материнской. Лиловым цветом показана хитинсинтетаза I, CsI, которая выполняет репаративную функцию, если процесс лизиса заходит слишком далеко.
Формирование септы у Saccharomyces cerevisiae
Формирование септы происходит в три этапа.
А. Первый этап происходит очень рано, когда хитиновое кольцо (зеленым) появляется в основании почки «почечеый рубец» (СsIII – хитинсинтетаза III- черным, Rho1p и Fks1p – компоненты β 1-3 глюкан синтазы). На этой стадии дочерняя почка растет апикально.
В - дочерняя клетка меняет рост на изодиаметрический, а Rho1p и Fks1p – компоненты не выявляются.
С- Второй этап происходит в процессе цитокинеза: когда сокращение актомиозинового кольца приводит к инвагинации плазмалеммы. Мембрана впячивается и синтезируется хитин (реакция катализируется хитинсинтетазой II коричневым цветом, CsII), который формирует диск – первичную септу (зеленым), и которая является первой структурой разделяющей клетки.
D – первичная септа полная и происходит образование вторичной септы (SS), которая откладывается по обе стороны от первичной септы (желтым).
Е – Третий этап: хитиназа лизирует первичную септу, дочерняя клетка отделяется от материнской. Лиловым цветом показана хитинсинтетаза I, CsI, которая выполняет репаративную функцию, если процесс лизиса заходит слишком далеко.
Слайд 44Цитокинез у Schizosaccharomyces pombe
Сdс ("cell division cycle«) proteins - фосфатазы
Слайд 45Механизм сборки сократительного кольца у делящихся дрожжей
Слайд 46Митозы и септирование после прорастания конидии у A.nidulans
Слайд 47Изображение схематичной модели сборки и динамики септальной пластинки у Aspergillus nidulans.
Сегменты гифы ориентированы параллельно друг другу так, что кончик находится справа:
а). В ответ на сигнал митотического веретена SepA локализуется в месте септы как кортикальное пятно (зеленое). Хотя это не показано, но возможно, маленькие частицы актина и/или септина AspB могут быть колокализованы с SepA.
b). Септальная полоска, которая состоит из ансамбля ко-локализованного актина (красное кольцо), AspB (желтое кольцо) и SepA (зеленое кольцо). Дочерние ядра завершают митоз.
с). AspB септиновое кольцо расщепляется на два кольца, которые располагаются сбоку от актинового и SepA колец. Было предположено, что расщепление AspB кольца может быть триггером сокращения актинового кольца.
d). Актин и SepA кольца сокращаются и откладывается материал септы (синий)
е). В процессе формирования септы, актин, SepA и базальное AspB кольца исчезают, в то время как апикальное AspB сохраняется.
Слайд 48Формирование септы на структурном уровне происходит следующим образом. Вслед за инвагинацией
плазмалеммы с небольшим количеством материала стенки происходит инициация синтеза септы. Появляются микровезикулы предположительно с предшественниками КС (хитосомы). Микровезикулы (производные аппарата Гольджи) и промежуточные филаменты обнаруживаются поблизости от образующейся септы.
Скорость формирования септы:
от 2 мин.(Alternaria solani), 4 мин. (N. crassa), 10 мин. (Rhizoctonia) до 20 мин. (Rhizopus nigricans).
Слайд 49Формирование долипоровой септы и парентосомы (septal pore cap, SPC) вокруг поры.
Долипора
формируется в процессе синтеза септы у базидиомицетов. После того, как септа приобретет свой окончательный размер, мембрана септы отходит от порового отверстия и вытягивается, формируя долипору. Утолщение затем расширяется. Мало, что известно о формировании SPCs. Основываясь на данных электронной микроскопии, была предложена следующая модель синтеза этих структур. В этой модели футляр из ЭР выстраивается параллельно септе и аггрегирует в несимметричную по размеру структуру. Эта структура затем развивается в два SPCs, которые остаются закрепленными в процессе их роста. После разделения они занимают положение у долипоровой септы. Положение SPCs вдоль септе предположительно закрепляется на финальных стадиях процесса формирования септы.
Слайд 50Ранние стадии развития долипоровой септы Pisolithus tinctorius (5 мин)
Слайд 52Формирование септального аппарата у
Auricularia auricula-judae
Септа формируется за 4 минуты.:
На ранних
этапах появляются тонкие филаменты с внешней стороны септальной поры, которые связаны в районе отверстия поры с промежуточными структурами. Филаменты 7,6-9,4 нм в диаметре, обычно связывают ЦПМ окаймляя перегородку септы. ЭПР продолжается в шапочку поры. Наблюдается центральная пластина в септальной поре. Рибосомы отсутствуют между пластиной и шапочкой. В инициацию септы и ее развитие вовлечены микровезикулы, очевидно продукт аппарата Гольджи и третий тип филаментов 10,6-13,2 нм в диаметре. Септальная структура подтверждает отношение Auricularia к Tremella и функциональный анализ предполагает отсутствие транспорта крупных органелл между клетками, в отличие от гомобазидиомицетов
Слайд 55Стратегия цитокинеза у растений, дрожжей и клеток животных
Механизм цитокинеза через сократительное
кольцо предка амеб, грибов и животных.