Стеновые блоки ячеистые: Страница не найдена — stroitel list

Содержание

Блоки стеновые мелкие из ячеистых бетонов. Согласно ГОСТу 21520-89

Блоки стеновые мелкие из ячеистых бетонов. Маркировка, транспортировка и хранение. Согласно ГОСТу 21520-89

Каковы основные параметры и размеры стеновых мелких блоков из ячеистых бетонов?

Ответ: Стеновые мелкие блоки из ячеистых бетонов предназначены для кладки стен  и перегородок жилых, общественных и производственных зданий с относительной влажностью помещений не более 75%.

Согласно ГОСТу 21520-89,   типы  стеновых мелких  блоков должны соответствовать показателям, указанным в таблице.

Табл. Типы и размеры стеновых мелких блоков из ячеистого бетона

Типы стеновых мелких блоков

Размеры для кладки (мм)

на растворе

на клею

высота

толщина

длина

высота

толщина

длина

I

188

300

588

198

295

598

II

250

245

200

195

III

288

298

IV

188

388

198

398

288

288

298

298

V

250

245

VI

144

300

588

—

—

—

VII

119

250

VIII

88

300

98

295

598

IX

250

245

X

200

398

195

398

Какие бывают марки по морозостойкости мелких стеновых блоков из ячеистого бетона?

Ответ: Согласно ГОСТу 21520-89,  марки бетона по морозостойкости должны быть в зависимости от режима их эксплуатации и расчетных зимних температур наружного воздуха в районах строительства, не менее:

— F25 — для блоков наружных стен;

— F15 — для блоков внутренних стен.

Как устанавливается класс (марка) бетона по прочности на сжатие по средней плотности для мелких стеновых блоков из ячеистого бетона?

Ответ: Согласно ГОСТу 21520-89,  классы (марки) бетона по прочности на сжатие и марки бетона по средней плотности должны быть не ниже класса (марки) по прочности

В1,5 (М25) и марки по средней плотности не выше D1200.

Какая должна быть отпускная влажность бетона мелких стеновых блоков из ячеистых бетонов?

Ответ: Согласно ГОСТу 21520-89,  Отпускная влажность бетона блоков не должна превышать (по массе) более, %:

-25 — на основе песка;

— 35 — на основе золы и других отходов производства.

Как расшифровывается условное обозначение мелких стеновых блоков из ячеистого бетона?

Ответ: Условное обозначение мелких стеновых блоков из ячеистого бетона должно состоять из следующих обозначений:

— тип блока;

— класс (марка) бетона по прочности на сжатие;

— марка по средней плотности;

— марка по морозостойкости;

— категория.

Пример: I-В2,5D500F35-2 – блок типа I, класса по прочности на сжатие В2,5, марки по средней плотности D500, марки по морозостойкости F35 и категории 2.

Как маркируются  мелкие стеновые блоки из ячеистого бетона отпускной партии товара?

Ответ: Согласно ГОСТу 21520-89,   товарные партии мелких стеновых блоков отличающиеся марками бетона по средней плотности и классами по прочности, следует маркировать несмываемой краской.

Маркировку следует наносить не менее чем на два блока (с противоположных сторон контейнера или пакета) цифрами, обозначающими среднюю плотность бетона блоков и класс по прочности на сжатие. Для блоков с маркой бетона по средней плотности от D500 до D900 следует наносить одну первую цифру числа, от D1000 до D1200 — две первые цифры числа, например: если блоки в партии имеют марку бетона по средней плотности D600 и класс по прочности на сжатие В2,5, то на блоки наносят цифры  6-2,5.

При марке бетона по средней плотности D1000 и классе по прочности на сжатие В7,5 наносят цифры

10-7,5.

На каждое упакованное место должен быть нанесен знак «Боится влаги» по ГОСТ 14192.

Как соотносятся между собой марки бетона по средней плотности и класс бетона по прочности на сжатие для стеновых мелких блоков из ячеистого бетона?

Ответ: Соотношение марок бетона по средней плотности с классами бетона по прочности на сжатие зафиксировано ГОСТом 21520-89 и приведено в табличную форму.

Табл. Соотношение марки бетона по средней плотности и класса бетона по прочности на сжатие

Марка бетона по средней плотности

D500

D600

D700

D800

D900

D1000

D1100

D1200

Класс бетона по прочности на сжатие блоков из бетонов неавтоклавного твердения, не менее

В3,5

В5

В5

В7,5

В7,5*

В7,5*

В10*

В12,5*

В2,5

В3,5

В3,5

В5

В5*

В5*

В7,5*

В10*

В2

В2,5

В2,5

В3,5

В3,5*

—

—

—

В1,5

В2

В2*

В2,5

В2,5*

—

—

—

* Показатели класса по прочности на сжатие относятся только к блокам из бетона неавтоклавного твердения.

Как правильно транспортировать и хранить мелкие стеновые  блоки из ячеистого бетона?

Ответ: Согласно ГОСТу 21520-89, мелкие стеновые блоки из ячеистого бетона должны перевозиться  на поддонах с жесткой фиксацией термоусадочной пленкой, обеспечивающей неподвижность и сохранность изделий,  а так же в специальных контейнерах.

Перевозка мелких стеновых блоков из ячеистого бетона разрешена любым видом транспорта при условии выполнения требований ГОСТ 9238 и Технических условий погрузки и крепления грузов.

Запрещено производить загрузку и транспортировку стеновых мелких блоков из ячеистого бетона навалом и разгрузку сбрасыванием.

Хранить стеновые мелкие блоки необходимо в штабелях высотой не более 2,5 метра.

Стеновые блоки из ячеистых бетонов


ГОСТ 21520-89 «Блоки из ячеистых бетонов стеновые мелкие»

Главная|ГОСТы и СНиП|ГОСТ 21520-89 «Блоки из ячеистых бетонов стеновые мелкие»

Дата: 30 декабря 2016

Просмотров: 867

Коментариев: 0

Строительные технологии совершенствуются день ото дня. Касается это, в первую очередь, материалов, применяемых при возведении зданий различного назначения. Искусственные композиты не спеша отодвигают на второй план, привычные всем, кирпич и железобетонные панели. Одну из лидирующих позиций в списке занимают блоки из ячеистого бетона. Что же представляет собой этот материал, производство которого осуществляется в соответствии с требованиями стандарта?

Общие понятия

Ячеистый бетон относится к группе легких бетонов. Благодаря большому количеству искусственно созданных пор (примерно 85%), он при относительно небольшой массе имеет отличные теплоизоляционные и прочностные характеристики. Одним из положительных факторов, определяющих приоритетное положение ячеистых материалов в общем списке, является правильная геометрическая форма. Отклонения размеров не превышают 2мм, что значительно облегчает ход строительных мероприятий. Возведение стен производится при помощи специального клея, не создающего, так называемых, мостиков холода.

Блоки из ячеистого бетона – отличная альтернатива кирпичной кладки

К положительным свойствам ячеистых композитов можно отнести:

  • Высокие прочностные характеристики, позволяющие использовать блоки для возведения несущих стен в зданиях высотой до 15 метров.
  • Возможность выполнения теплоизоляции оборудования, поверхность которого нагревается до 700 ⁰С.
  • Отсутствие возможности образования плесени и гнили, размножения грибков.
  • Морозоустойчивость, позволяющая использовать материал в климатических зонах с низкими температурами.
  • Влагоустойчивость, которая достигается благодаря замкнутой структуре пор.
  • Высокая экологичность, которая снимает вопросы об отрицательном воздействии стройматериалов на человека.
  • Долговечность, благодаря которой можно не беспокоиться о надежности возводимого объекта.
  • Пожарную безопасность, так как материал не подвержен горению.
  • Высокую податливость, позволяющую легко обрабатывать изделия и придавать им не стандартную конфигурацию.
  • Снижение усилий на основание здания за счёт применения изделий, обладающих небольшой массой, несмотря на значительные габариты.
  • Отсутствие необходимости в специальном грузоподъемном оборудовании для подъема композита к месту работ, что значительно уменьшает сроки выполнения строительных мероприятий.
  • Повышенный уровень звуковой изоляции, связанный с высоким поглощением звуков, благодаря ячеистой структуре массива.

Разновидности ячеистого бетона

Для обеспечения всех положительных свойств производство блоков должно проводиться в строгом соответствии ГОСТ под номером 21520, разработанным и изданным в 89-м году.

Данный материал обладает целым рядом преимуществ, благодаря которым широко применяется для строительства жилых домов

В строительстве используются блоки из ячеистого бетона трех основных видов:

  • пенобетон, получаемый путем смешивания специально приготовленной пены с цементным раствором;
  • газобетон, образование пор в котором происходит в результате химической реакции реагента с основным составом;
  • газосиликат, поры в котором получаются за счет реакции извести, измельченного песка, воды с газообразующими компонентами.

На данные виды бетона разработана техническая документация, требующая соблюдения технологического процесса при производстве. Она регламентирует допускаемые отклонения геометрических параметров, правила монтажа готовых изделий.

Сфера применения

Широкая сфера применения ячеистых композитов обусловлена высокими теплоизоляционными характеристиками. Это позволяет задействовать их при выполнении таких задач, как:

  • Утепление стеновых и потолочных железобетонных перекрытий.
  • Теплоизоляция чердачных помещений, что является особо актуальным при возведении зданий с мансардой, предполагающих возможность круглогодичного проживания в них.
  • Создание термопрокладки при строительстве многослойных конструкций. В данном случае обеспечивается комфортный температурный режим помещений, без резких колебаний.
  • Обеспечение теплоизоляции оборудования, имеющего повышенные температурные показатели поверхности.
  • Создание теплового барьера при укладке трубопроводов.
  • Возведение стен частных домов и объектов небольшой этажности.

Для того чтобы получить ячеистый бетон механическим способом, делается раствор на основе цемента, в который добавляется песок и вода

Рассмотрим подробнее, какие требования на блоки из ячеистых бетонов стеновые оговорены в действующих нормативных документах.

Основные контролируемые параметры

Действующий ГОСТ на стеновые мелкие композиты оговаривает следующие моменты:

  • сферу применения;
  • технические особенности;
  • специфику приемочного контроля;
  • методику проверки;
  • условия хранения и транспортировки.

Область использования

Блоки из ячеистых бетонов стеновые применяются при возведении внешних стен, а также внутренних перегородок. Не рекомендуется возведение объектов в местах с повышенной влажностью, превышающей 75%. Использование ячеистых материалов при влажности воздуха выше 60% возможно, при условии, что их внутренняя поверхность будет покрыта пароизолирующим слоем.

Очень выгодно и экономически оправдано сооружение из ячеистых материалов построек частного типа: коттеджей, офисов, садовых домиков, складских помещений, гаражей. При возведении несущих стен допускается применение, если высота здания не превышает 15-ти метров, при самонесущих стенах – не превышающих 30-ти метровой высоты.

Использование стеновых блоков из ячеистого бетона при строительстве обеспечивает высокую пожаробезопасность, герметичность стен, полов, перегородок

Технические параметры

В требованиях нормативного документа четко оговорены габариты и различные особенности. Стандарт осуществляется разбивку стеновых изделий из ячеистых композитов на десять типов.

Согласно типам композита, а также возможности кладки с помощью раствора, их геометрические размеры изменяются следующим образом:

  • Длина композитов стандартизирована и представляет типоразмерный ряд от 288 до 588 мм.
  • Ширина представлена линейкой размеров в диапазоне 88-288 мм.
  • Толщина составляет 200, 250, 300 мм.

Документ предусматривает возможность фиксации изделий из ячеистого бетона с помощью клея. При этом геометрические размеры для каждого типа отличаются от указанных выше и представлены следующим типоразмерным рядом:

  • длина составляет 298, 398, 598 мм;
  • ширина изменяется следующим образом: 195, 245,295 мм;
  • высота композитов составляет 98, 198, 298 мм.

Разрешается в соответствии с заявками потребителей производить изготовление блоков, отличающихся размерами. Для продукции одинаковых типов ее толщина при фиксации на клей меньше, чем допускаемое значение ширины при установке с помощью раствора.

Настоящий стандарт распространяется на стеновые мелкие блоки из ячеистых бетонов

В обязательном приложении к стандарту уточняется, какая марка бетона может использоваться для производства:

  • Составы, маркируемые D500, D600 и D700 применяются композитов с 1 по 10-й.
  • Смесь D800 соответствует 2, 3, а также 5-10 видам.
  • Раствор D900 приемлем для 3 и 5-10 типов.
  • Бетон плотностью D1000 можно использовать для изделий 5-10 видов.
  • Состав D1100 соответствует 5,6, а также 8-10 классам.
  • Бетон со средней плотностью D1200 применим для 5 и 10 типов.

При использовании различных марок бетона не рекомендуется нарушать предусмотренные нормативным документом соотношения.

Особенности маркировки

Производя изготовление продукции, ее шифр при заказе должен включать следующую информацию:

  • маркировку типа изделия;
  • марку или классификацию бетонного состава, характеризующую его прочность;
  • цифровой индекс, обозначающий удельный вес бетонного массива;
  • обозначение устойчивости массива к отрицательным температурам;
  • категорию.

Материалы и бетон для изготовления блоков должны соответствовать требованиям

Рассмотрим конкретную маркировку блока II-В7,5D800F35-3 и расшифруем ее параметры:

  • II – характеризует типоразмер.
  • В7,5 – расшифровывает класс изделия по его прочности и способности воспринимать сжимающие нагрузки.
  • D800 – соответствует значению средней плотности бетонного состава.
  • F35 – обозначает степень морозостойкости.
  • 3 – индекс, характеризующий обозначение категории.

Любая партия товара, которая имеет отличие по средней плотности бетонного состава и классу прочности, в обязательном порядке должна маркироваться краской, которую невозможно смыть.

При расположении продукции в специальном контейнере или пакете маркировка должна выполняться с двух противоположных сторон упаковки. Например, если нанесено обозначение 8-7,5, то оно обозначает, что изделия в данной партии произведены из бетона, имеющего среднюю плотность D800, характеризуются классом прочности на сжатие В7,5.

Наличие данной информации позволяет заказчикам четко определить вид приобретаемой продукции, а производителю осуществить ее хранение и отгрузку в соответствии с указанным на упаковке типоразмером.

Общие характеристики

Прочностные характеристики применяемых бетонов не должны быть ниже В1,5, что соответствует марке М25, а также составу, удельный вес которого обозначается D1200.

Ячеистые бетонные блоки считаются одним из самых лучших строительных материалов, с их помощью можно возводить как жилые, так и хозяйственные помещения

Документ регламентирует критерии устойчивости блоков к воздействию отрицательных температур, что соответствует следующей маркировке:

  • F25, если продукция применяется для внешних стен здания.
  • F15 при использовании композитов внутри помещения.

Зависимость маркировки бетонного состава по среднему удельному весу и классификация растворов, согласно их твердости, приведены в таблице нормативного документа следующим образом:

  • значению D500 соответствуют следующие классы бетона В1,5-В3,5;
  • D600 и D700 – В2-В5;
  • D800 и D900 – В2,5-В7,5;
  • D1000 – В5, В7,5;
  • D1100 – В7,5, В10;
  • D1200 – В10, В12,5.

Показатели допусков

Качество блоков из ячеистого композита связано с отклонениями их геометрических параметров. Существует 3 различные категории ячеистых блоков, для которых документом предусмотрены значения предельных отклонений размеров:

  • Первая категория, предназначенная для установки с помощью клея, отличается отклонением длины и толщины изделия ±2 миллиметра, а также высоты ±1 миллиметр. При этом допуск разности длины диагонали, характеризующий соответствие блока прямоугольной конфигурации составляет максимум 2 миллиметра.

Газобетонные блоки марок D600 и D500 с успехом используют в качестве теплоизоляционного и конструкционного материала

  • Изделия 2-й категории устанавливаются на раствор и отличаются увеличенным допуском по длине и толщине, равным ±4 миллиметра, а также высоте ±3 миллиметра. Допускаемая разность диагоналей для них составляет 4 миллиметра.
  • Товар 3-й группы, предназначенный для фиксации с помощью раствора, характеризуется максимальным значением допусков. Они составляют для высоты ± 5 миллиметров, а для длины и толщины блока ±6 миллиметров. Отклонение от прямоугольности имеет максимальное значение, равное 6 миллиметрам.

Помимо геометрических размеров изделия и отклонения от прямоугольной конфигурации, нормативный документ указывает возможную глубину повреждения ребер и углов блока. Она составляет от 5 до 15 мм в зависимости от категории продукции.

Схема измерения глубины повреждения стеновых блоков

Наибольшей степенью точностью характеризуются изделия первой категории, имеющие минимальное отклонение размеров.

Приемка продукции и контроль качества

Стандарт обязывает производителей продукции осуществлять приемку изделий, основываясь на результатах приемочного контроля и периодических испытаний. В процессе приемосдаточного контроля проверяются следующие параметры:

  • габаритные размеры;
  • способность продукции воспринимать сжимающие нагрузки;
  • значение удельного веса;
  • изменение влажности.

Документ регламентирует объем выборки для осуществления контроля, при обнаружении брака. Объем партии контролируемой продукции при повторных испытаниях удваивают. Любая партия товара сопровождается документом, подтверждающим его качество, с указанием в нем данных об организации, которая изготовила указанную продукцию.

Специфика складского хранения и доставки

Качественные показатели и сохранность продукции связаны не только с особенностями технологического процесса изготовления. Немаловажны особенности хранения и транспортировки. Документ предписывает осуществлять доставку продукции на специальных поддонах или контейнерах, обеспечивать ее неподвижность.

Запрещается отгружать россыпью и сбрасывать путем опрокидывания кузова. Хранение должно осуществляться с разбивкой по типоразмерам и категориям.

Заключение

Таковы основные положения стандарта на стеновые мелкие композиты, применяемые для изготовления блочных конструкций при возведении стен. Соблюдение требований нормативного документа гарантирует выпуск качественной продукции, соответствующий современным требованиям.

pobetony.ru

Блоки из ячеистого бетона стеновые: характеристики и варианты использования

Материалы, предназначенные для возведения стен, нередко становятся объектом дискуссий среди застройщиков. Ведь выбор настолько велик, что принять решение становится непростой задачей.

Каждые изделия по-своему хороши, но и не лишены недостатков. Поэтому, необходимо предварительно изучить все положительные и отрицательные стороны материалов, и только потом принимать решение.

В данной статье мы поговорим о группе легких бетонов, а, точнее, ее представителях, которые в последнее время приобрели широкую популярность. Давайте разбираться, блоки из ячеистого бетона стеновые: чем они примечательны и каковы их основные характеристики?

Общее описание материала, особенности состава и технологии производства

Как уже говорилось, бетон ячеистый– это группа материалов. Представителями ее являются пено- и газобетон, а также пеногазобетон, сочетающий в себе обе технологии изготовления и, как следствие, свойства.

Теперь немного о составе. Он регулируется ГОСТ 21520-89 Блоки из бетона ячеистого стеновые мелкие.

  • Такие блоки получают из смеси цемента, извести, песка, порообразователя, пластификатора и иных добавок, повышающих качества будущего материала.
  • По сути, это смесь кремнеземистого компонента, жидкости, вяжущего и добавок, вызывающих вспучивание раствора и, как следствие, образование ячеек.
  • В качестве кремнеземистого компонента могут выступать не только песок, но и зола высокоосновная, и иные отходы промышленности.
  • Основным вяжущим, помимо цемента, может быть: шлак, смешанное вяжущее, зола, известь.
  • Цемент, как правило, должен использоваться марки не ниже 400-500.
  • Песок преимущественно добавляют кварцевый.
  • Пластификаторы применяются с целью повышения пластичности раствора. В этом случае, блоки получаются лучшего качества. Они защищены от растрескивания на этапе производства.
  • Если говорить о пеноблоке, то образование ячеек в растворе происходит за счет добавления пенообразователя. В случае с газоблоком, все несколько иначе. Поры образуются в следствие реакции алюминиевой пудры и извести негашеной.
  • В результате структура пор у материалов разная: у пеноблока – закрытая, а у газоблока – открытая. Это также повлияло на некоторые значения свойств.
Структура пено- и газобетона

Обратите внимание! Соотношении пропорций при приготовлении смеси, напрямую влияет на итог. Например, более пористыегазо- или пеноблоки с небольшим содержанием цемента, будут менее тяжеловесными. Коэффициент теплопроводности у них будет низким, как и показатели прочности и плотности.

Повысить прочность можно при помощи некоторых приемов — вот несколько из них:

  • Применение специализированных добавок;
  • Использование в качестве кремнеземистого компонента песка, а не золы.
  • Добавление большего количества вяжущего в процентном соотношении;
  • Автоклавная обработка делает материал более прочным и устойчивым к механическим воздействиям.

Что касается процесса производства, то выпуск обоих видов блоков аналогичен.

  1. Первым делом замешивают раствор, который потом отправляется в формы.
  2. Наполняются они примерно на одну треть, так как вспучивание смеси может привести к перетеканию.
  3. После завершения процесса порообразования, продукция должна немного застыть.
  4. Далее производят распалубку.
  5. Последний этап зависит от того, какой метод твердения будет использован. Это может быть автоклавная обработка или сушка в естественных условиях.

Пено- и газобетон гидратационного твердения может быть произведен своими руками. Это значительно снизит цену строительства. Вышеуказанная инструкция вполне подойдет для применения.

Несколько слов об используемом оборудовании. В случае, если пено-, газоблоки производятся в заводских условиях, варианта может быть два: набор машин конвейерного типа либо стационарная линия оборудования.

В первом случае, производство будет максимально рентабельным, автоматизированным, объем продукции может достигать и 200, и 300 кубов в сутки.

Элемент линии конвейерного типа

Во втором случае объем будет значительно меньше, да и вмешательство сторонних рабочих понадобится, а вот цена – более бюджетная.

Если блок стеновой изготавливается в домашних условиях, обойтись можно вполне комплектом из форм и смесителя. Также можно приобрести мобильную установку, с ней удастся произвести выпуск до 20 м3 в сутки.

Характеристика пено- и газоблока

С составом сырья и технологическим процессом мы немного ознакомились, теперь пришло время обратить внимание на основной набор характеристик материала и их числовые значения.

ГОСТ устанавливает ряд требований к материалу, которые обязаны соблюдать все производители. Однако в силу высокой конкурентной борьбы, каждый из них пытается выделить свою продукцию путем модернизации технологии изготовления и изменений пропорций сырья для повышения основных качеств. Давайте рассмотрим допустимый стандартом минимум, и предлагаемый изготовителями максимум.

Технические и эксплуатационные свойства

Рассмотрим, используя таблицу, основные свойства двух представителей рассматриваемой группы материалов.

Таблица 1. Стеновые мелкие блоки из бетона ячеистого: технические характеристики:

Наименование свойстваЗначение его у пено-и газобетонного блока, комментарии
МорозостойкостьПоказатель установлен ГОСТ. Минимальный порог – 25 циклов. Изделия, предназначенные для возведения наружных стен должны соответствовать данному значению в отношении марки морозостойкости.

Для перегородочных блоков данное значение не установлено, также не нормируется морозостойкость теплоизоляционного вида материала.

На практике же, производители уверяют потенциальных потребителей, что материал способен выдерживать до 150 циклов, а пеноблок – до 100.

Подтверждения со стороны застройщиков пока еще не было, в силу недостаточного срока существования и применения блоков.

Средняя плотность, кг/м3Значение колеблется в промежутке от 300 до 1200. Как уже говорилось выше, плотность материала во многом определяет Серу его применения. В связи с этим, была разработана классификация материала в соответствии с показателем средней плотности. О ней мы поговорим чуть позже.
Прочность, марка ВМарки прочности должны соответствовать определенной плотности. Существующие находятся в промежутке от 1,5 до 15.
Теплопроводность Вт*мСТеплоизоляционная способность достаточно высока. Коэффициент может равняться 0,08 и доходить до 0,34. При увлажненности во время эксплуатации, данное значение возрастет, однако это коренным образом не повлияет на теплоэффективность стены.
ЭкологичностьСостав мы уже рассмотрели и смогли убедиться в том, что смесь не содержит вредных и токсичных компонентов.
ПожароустойчивостьГОСТ указывает на негорючесть материала. Более того, он может противостоять воздействию высокой температуры вплоть до нескольких часов.
ПаропроницаниеОба представителя способны к паропроницанию. В помещении будет создаваться максимально благоприятный климат, так как блоки склонны впитывать лишнюю влагу и отдавать ее при преобладании сухого воздуха.
ЗвукоизоляцияМаксимальной звукоизоляционной способностью обладают наименее прочные изделия. В целом, конструкционно-теплоизоляционного материала вполне достаточно для того, чтобы дополнительная звукоизоляция помещения не потребовалась.

Разновидности блоков и их применение

Ознакомимся кратко с классификациями.

Выше мы уже упоминали о существовании нескольких способов твердения и говорили о том, что блок может твердеть посредством обработки его в автоклаве, либо естественным путем. В первом случае, воздействие оказывается при помощи давления, превышающего атмосферное и высокой температуры.

Во втором случае, возможна легкая тепловлажностная обработка, которая помогает повысить свойства и сократить процесс сушки.

Автоклав опережает своего конкурента во многих показателях, таких как:

  • Марка морозостойкости и долговечность;
  • Соотношение прочности, средней плотности и способности к теплосохранению;
  • Блок автоклавного твердения имеет лучшую геометрию и чисто белый цвет;
  • Он менее хрупкий.

В противовес стоит упомянуть о том, что стоимость продукции гидратационного твердения несколько ниже, примерно на 10%.

Материал синтезного и гидратационного твердения

Плотность положила начало появлению еще одной классификации.

  • Блоки, характеризующиеся значением плотности в 300 или 400 кг/м2 называют теплоизоляционными. Применяют их, разумеется, в процессе теплоизоляции.

На заметку: Для этого используются не только блоки и плиты, но и монолитный материал. Он активно применяется при звуко- и теплоизоляции кровель, ограждающих конструкций, стяжке пола.

  • Если изделия обладают значением плотности в 500, 600, 700, 800 или 900 (кг/м3), то они являются конструкционно-теплоизоляционными. С их помощью можно произвести возведение стены здания или перегородки. Они отлично подходят в качестве основного материала при малоэтажном строительстве.
  • А вот если решено возводить 3- или 4-х этажную постройку, лучше приобрести газо- пеноблок с повышенным показателем прочности и плотности, то есть конструкционные. Они способны выдержать более значительную нагрузку, и с их помощью можно построить здание высотой в несколько этажей.

На заметку! В ассортименте пенобетона имеются также изделия, получившие название конструкционно-поризованные. Они – особенно плотные. Выпуск их в массовом количестве не производится, только лишь под заказ. ГОСТ об их существовании не упоминает.

Что касается назначения:

  • Стены возводят при помощи стеновых блоков;
  • Перегородки – с применением перегородочных;
  • Стационарную опалубку можно соорудить из у-образных. Также их применяют при монтаже дверных и оконных проемов.

Блоки могут иметь различную категорию точности, которая зависит от величины допустимых отклонений. На фото ниже представлены требования стандарта.

Геометрические отклонения

Обратите внимание! От категории во многом зависит теплопроводимость будущей стены. Объясняется это очень просто. Например, продукцию первой категории укладывают на клей, толщина шва при этом соблюдается минимальная. Результат – минимум мостиков холода.

Если укладывать продукцию третьей категории, то применить клеевой состав не получится, необходимо использовать раствор, толщина слоя которого будет зависеть от отклонений от линейного размера. Достигать она может и 2-х см, и 3-х. Как следствие – лазеек для проникновения холода- гораздо больше.

Именно поэтому третью категорию рекомендуют применять при возведении нежилых построек.

Блоки третьей категории выглядят непрезентабельно

Стеновые блоки могут иметь гладкую поверхность, либо обладать пазом и гребнем. В последнем случае, кладка стены значительно облегчится, а у новичка будет возможность выстроить практически идеальную поверхность.

Пеноблок выпускается также в виде изделий с офактуренной лицевой поверхностью. Приобретение таковых избавит застройщика от необходимости отделки здания снаружи.

Положительные и отрицательные стороны материала

Таблица 2. Плюсы пено- и газобетона:

Значения плотности и прочности позволяют применять материал как в качестве утеплителя, так и при строительстве несущих конструкций.

Способность к теплосохранению

Обеспечивает сокращение затрат на утеплении зданий.

Указывает на долговечность будущего строения и его атмосферную стойкость.

Исключает вредное воздействие. Позволяет применять изделия при возведении специализированных учреждений.

Также не менее важное преимущество. Возможность возгорания здания снижается.

Вариативность размеров, большое количество различных изготовителей

  • Данный факт указывает на возможность сэкономить на доставке, путем поиска ближайшего дилера в своем регионе.
  • Размерный ряд позволит подобрать желаемые габариты практически любому застройщику.
  • В галерее под таблицей представлены одни из самых популярных и крупных изготовителей изделий из данной группы бетонов.

Изделия поддаются обработке сравнительно легко и это, согласитесь, удобно.
Особенно важный плюс, указывающий на возможность снизить затраты при возведении основания, так как устройство массивного фундамента, при строительстве легковесной конструкции вовсе не обязательно.
Процесс строительства значительно ускорится за счет габаритов.

Возможность самостоятельного изготовления

Любой застройщик может попробовать себя в роли производителя. Это – не только полезный опыт, но и снижение затрат.
 Группа материалов составляют высокую конкуренцию не только благодаря своим качествам, но и приемлемой цене.

Таблица 2. Недостатки:

К сожалению, данное свойство характеризует оба представителя группы.

Несмотря на то, что у пенобетона данная способность снижена до 10-16% в связи с закрытой структурой пор, в защите он все равно нуждается. Для газобетона значение составляет вовсе 25%.

Механических воздействий изделия боятся.

Покупка специального крепежа

Любые метизы не подойдут. Это обусловлено особенностями материала

Слабая устойчивость к вырывающим нагрузкам

Требует планирования крепления тяжелых предметов еще на уровне проекта и их укрепления.

Полезные советы при самостоятельном проведении кладочных работ

Поскольку все особенности материала мы уже знаем, давайте разбираться как же правильно его использовать так, чтобы данные свойства сохранились.

Подготовка инструментов и материала для кладки

Кладка начинается с подготовки инструментов и материала. Если решено применять клеевой состав, то его достаточно приобрести в магазине. Ассортимент достаточно широк.

Внимание стоит обратить на следующие показатели, указанные производителем:

  • Жизнеспособность смеси;
  • Пластичность;
  • Теплопроводность;
  • Устойчивость к перепадам температур;
  • Прочность;
  • Расход.

Усредненный расход составляет около 1,3-1,5 мешка смеси на 1 м3. Если же вы все-таки решили использовать раствор, то следует запастись цементом, водой, песком. Для замеса также понадобится бетономешалка.

Инструменты необходимы следующие:

Дрель с насадкой для смешивания
Этапы возведения строения

Теперь – об этапах работ при кладке.

Таблица 4. Технология кладки: этапы работ:

Необходимо гидроизолировать основание. Оно должно быть ровным, без видимых дефектов, таких как сколы, выпуклости.

Кладка начинается с углов будущего здания. Причем первое изделие размещают в самой высокой его точке (углу, опять же).

Натягивают нить, на которую в последующем ориентируются.

Выкладывается первый ряд полностью, рекомендуется применять при этом раствор.

Укладка производится со смещением шва, используется, как правило, клеевая смесь. Толщина шва должна быть минимально возможной.

Контроль производят при помощи уровня, коррекция – при помощи киянки.

Делать это специалисты рекомендуют максимально часто, так как жизнедеятельность раствора не позволяет долго ждать.

Если клей схватится, изменить уже не удастся.

Необходимый этап при укладке. Рекомендуется производить армирование при укладке первого и каждого третьего-четвертого ряда.

Применить можно ножовку, пилу или электроинструмент.

По окончанию укладки стен, необходимо исполнить его устройство.

Видео в этой статье: «Блоки стеновые из ячеистого бетона d600», продемонстрирует процесс кладки популярных изделий.

Заключение

Стеновые блоки из ячеистого бетона определенно заслуживают столь большой популярности. Это обосновано высокими значениями технических свойств, и достойными эксплуатационными показателями. Цена на изделия не менее конкурентная, а широкий ассортимент форм и размеров позволяет подобрать подходящие изделия любому потребителю.

beton-house.com

Характеристики ячеистых бетонных блоков

Главная|Блоки и перекрытия|Характеристики ячеистых бетонных блоков

Дата: 21 ноября 2016

Просмотров: 836

Коментариев: 0

Традиционно для строительства зданий использовались плиты, кирпич, древесина. Материалы обладали достоинствами, но не являлись взаимозаменяемыми. Возникла потребность разработать универсальный состав, обладающий увеличенной прочностью, повышенной звуко- и теплоизоляцией, легкообрабатываемый и экологичный. Так появились легкие блоки из ячеистого бетона. Они отличаются структурой, для которой характерны искусственно сформированные замкнутые полости. Размер ячеек 2-5 миллиметров. Полости занимают до 85% объема массива.

Свойства

Блоки стеновые из ячеистого бетона отличаются следующими свойствами:

  • повышенной прочностью;
  • устойчивостью к колебаниям температуры;

Таблица сравнений характеристик ячеистых бетонов

  • экологичностью;
  • невосприимчивостью к образованию плесени;
  • неподверженностью к гниению;
  • увеличенным сроком эксплуатации.

Виды пористых составов

Известно 2 вида пористого бетона:

  • Газобетон, полученный в результате перемешивания раствора цемента с порошком алюминия. При смешивании в результате взаимодействия образуются полости, пятикратно увеличивающие объем массива. Газобетон приобретает губчатую структуру. При помещении состава в автоклав смесь твердеет, изделия приобретают промышленный вид. Процесс возможен промышленным образом, требует специального оборудования.
  • Пенобетон, произведенный путем добавления в цементный состав вспененных реагентов, образующих воздушные пузырьки. Пористость состав приобретает при тщательном смешивании, твердея, превращается в пенобетон. Специфика технологии предусматривает изготовление материала в условиях строительной площадки и кустарным образом.

Таблица свойств и характеристик пенобетона и газобетона

Разместите рядом разновидности изделий. Имеются визуальные отличия. Газобетонные изделия отличаются четкой геометрией, светлые, тонут. Пенобетон внешне аналогичен цементу, плавает на поверхности.

Назначение

Блоки из ячеистого бетона, в зависимости от концентрации пор, имеют разную сферу применения, условно разделяются на следующие типы:

  • конструкционные составы, плотностью 600–1200 килограмм на метр кубический;
  • теплоизоляционные композиты, с удельным весом 400–600 килограмм на метр кубический.

Пористость определяет плотность изделия. С увеличением объёма полостей возрастают звукоизоляционные и теплозащитные характеристики, но снижается прочность. Поэтому при строительстве капитальных наружных стен здания, для которых необходима повышенная прочность, используют более плотный пористый материал. Изделия конструкционного назначения применяют для сооружения:

  • капитальных стен;
  • внутренних малонагруженных стен;
  • перегородок.

Ячеистые блоки хорошо подходят для строительства домов любой сложности

Мероприятия по строительной тепловой изоляции производят с помощью теплоизоляционных элементов, которые позволяют:

  • утеплять поверхности железобетонных перекрытий;
  • создавать теплоизоляционный контур многослойных конструкций стен;
  • теплоизолировать перекрытия чердачных помещений;
  • обеспечивать с помощью жаропрочных смесей тепловую изоляцию специального оборудования, поверхность которого нагревается до 700°С;
  • защищать поверхности трубопроводов и технологического оборудования, рабочий температурный режим которого повышается до 400°С.

Многоэтажные здания, частные постройки из пористого бетона отличаются повышенными тепловыми свойствами по сравнению с кирпичными объектами.

Уменьшенные допуски размеров изделий позволяют осуществлять кладку с использованием специального клея с толщиной шва до 3 мм. Благодаря этому отсутствуют перемычки холода, образующиеся при кладке на цементный раствор.

Что выбрать: пенобетон или газобетон?

Разберемся, какие блоки ячеистого бетона лучше? Сложно однозначно ответить на вопрос. Ответ зависит от условий, где планируется использовать стеновой материал. Рассмотрим главные моменты:

  • Газобетон целесообразно использовать для возведения несущих стен. Он обладает повышенной прочностью.

Таблица сравнения основных свойств пенобетона и газобетона

  • По способности противостоять отрицательным температурам оба состава имеют равные свойства.
  • Пенобетон менее гигроскопичен, превосходит газобетон по степени водопоглощения.
  • Газобетон дороже, что связано с автоклавным методом производства.

Характеристики блоков из ячеистого бетона подтверждают экономическую целесообразность применения газобетона для возведения несущих конструкций. Вспененный состав используется для утепления и строительства перегородок помещений.

Достоинства пористого композита

Блоки из ячеистого бетона обладают множеством положительных свойств. Основные плюсы:

  • Способность проводить тепло. По теплопроводности материал близок к древесине, но отсутствует ограничение на ширину возводимых стен. При толщине стен, построенных из композитов, соответствующих размерам кирпичной кладки, обеспечивается благоприятный тепловой режим помещения. Целостность, однородность конструкции здания обусловлена отсутствием потребности в специальных утеплителях. Это актуально для постройки частных объектов, где застройщик заинтересован экономить тепло и, естественно, материальные ресурсы.
  • Экономичность. Незначительный вес пористого изделия, которое легче кирпича, позволяет минимизировать расходы на строительно-монтажные мероприятия и обустройство фундамента. Композит не требует дополнительного утепления, а применение специальных клеящих составов позволяет достичь экономии при кладке.

Достоинства ячеистого бетона

  • Возможность пропускать насыщенный паром влажный воздух. С возрастанием коэффициента паропроницаемости улучшается микроклимат. Помещение из пористого бетона обеспечивает комфорт зимой и прохладу летом. Вентилируемость постройки снижает вероятность образования плесени, грибка.
  • Устойчивость к воспламенению. Ячеистые блоки обладают высокой огнестойкостью, чем отличаются от древесины. Отпадает необходимость в дополнительной защите от воспламенения. Материал применяют как огнеупор.
  • Увеличенная точность геометрических размеров. Допуски составляют ± 2 миллиметра, что позволяет выполнять минимальную толщину кладочного шва, уменьшить расход клеевой смеси, увеличить тепловую изоляцию стен.

Сравнение с кирпичом и древесиной

Положительные эксплуатационные характеристики блоков из ячеистого бетона позволяют успешно конкурировать с древесиной и камнем. Рассмотрим особенности материалов:

  • Обрабатываемость. В блок легко забиваются гвозди, он поддается обработке рубанком, быстро распиливается ножовкой.
  • Масса. В отличие от тяжелого кирпича, ячеистые блоки более легкие. Это обеспечивает возможность использовать изделия увеличенных размеров и значительно сократить потребление материала для соединительных швов. Небольшой вес позволяет достичь экономии при транспортировке композитов на строительную площадку. Возводить постройки, используя пористые составы, удобно на грунтах, обладающих низкой несущей способностью и использовать для зданий легкие, менее массивные столбчатые фундаменты

Таблица сравнения теплопроводности ячеистого бетона с кирпичом и древесиной

  • Воспламеняемость. Композит огнестоек, чем выгодно превосходит древесину.
  • Способность проводить тепло. Благодаря высокой пористости лидирует вспененный состав, который обладает низкой теплопроводностью, и по своим характеристикам похож на древесину.
  • Морозоустойчивость. Особенности структуры пористого бетона и кирпича позволяют им сохранять свои свойства на протяжении 100 циклов замораживания.
  • Прочность. Пористый композит достаточно твердый, но менее прочен по сравнению с кирпичом, что связано со структурой. Приняв решение – возвести здание с перекрытием из тяжелых плит, применяйте для несущих конструкций кирпич, выдерживающий увеличенную нагрузку на единицу площади.
  • Способность поглощать влагу. Коэффициент водопоглощения характеризует объем воды, который может впитать материал. Кирпич может поглощать влагу в объеме 8-12% массы. Он превосходит ячеистые составы, обладающие водопоглощением до 20%, а древесине с ними, вообще, сложно конкурировать.

Проанализировав параметры, сложно уверенно определить, что предпочтительнее использовать для строительства здания: пористые составы или обычный кирпич. Понятно, что у древесины область применения ограничена. Материалы имеют свои достоинства и недостатки, которые необходимо учитывать, выбирая сырье для постройки.

Размеры

Блоки стеновые из ячеистого бетона производятся на основе марок раствора М20 – M50, отличающегося прочностью на сжатие. При толщине 150-400 мм его ширина составляет 200-500 мм, а длина варьируется 400-600 мм.

Перегородчатые блоки изготавливаются из смеси марки М500. При постоянной ширине 400 мм, толщина составляет 100-150 мм, а длина –300-600 мм. Широкая номенклатура выпускаемых изделий позволяет применять элементы при решении строительных задач различного уровня сложности.

Особенности применения

Осуществляя постройку, установите пористые композиты рядом с кирпичной стеной, обеспечив между ними воздушный вентилируемый зазор 6 мм. При отсутствии вентилируемого пространства пары, проникая сквозь пористый состав, будут конденсироваться на кирпичной кладке, постепенно вызовут разрушение. Заполните пространство жестким утеплителем плотностью 90 килограмм на метр кубический. Выполните специальные отверстия для вентиляции.

Изделия из ячеистого композита, как стеновые, так и перегородочные, характеризуются точностью геометрических параметров и высоким качеством. Здания, возведенные с использованием легких пористых материалов, отличаются высокими акустическими показателями, увеличенной комфортностью и высоким уровнем тепловой защиты.

pobetony.ru

стеновые блоки ячеистый бетон газосиликат

 

Марка по плотн., кг/м3

Толщина В, мм

 Длина L, мм Высота H, мм

Коэф. теплопроводн., Вт/мС

Класс по прочн.

Морозостойк., цикл

600

 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425, 450, 475, 500 600 250

0. 14

В3.5

F25

500

 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425, 450, 475, 500 600 250

0.12

В2.5

F25

 

Марка по плотн., кг/м3

Толщина В, мм

 Длина L, мм Высота H, мм

Коэф. теплопроводн., Вт/мС

Класс по прочн.

Морозостойк., цикл

400

 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425, 450, 475, 500 600 250

0. 10

В1.5

Не нормируется

Марка по плотн., кг/м3

Толщина В, мм

 Длина L, мм Высота H, мм

Коэф. теплопроводн., Вт/мС

Класс по прочн.

Морозостойк., цикл

400

 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425, 450, 475, 500 600 250

0.10

В1.5

F25

Примечание:

  • Размер В — по желанию заказчика;
  • Минимальная партия — 32 м3;
  • На поддоне — 1,35 м3;

Блоки из ячеистого бетона 400 мм D-500

Блоки газосиликатные ГС стеновые из ячеистого бетона (автоклавный газобетон) Блоки 2,5-500-35-2 625×400×250

Газосиликатные блоки шириной 400 мм (625*400*250) чаще всего используют для кладки стен, при необходимости используют утепление

Для уменьшения слоя теплоизоляции используют блоки шириной  500 мм

Блоки из ячеистого бетона ( газосиликатные блоки )является почти нестареющим и практически вечным материалом обладают большим количеством преимуществ:

— высокое термическое сопротивление, снижение расходов на отопление на 20-30%.
— предотвращает значительные потери тепла зимой, позволяет избежать слишком высоких температур летом
— большие размеры блоков по сравнению с кирпичом позволяют в несколько раз увеличить скорость кладки
— хорошая обрабатываемость, возможно изготовить разнообразные формы углов, арок, пирамид
— относительно высокая способность к поглощению звука
— высокая геометрическая точность размеров изделий позволяет осуществлять кладку блоков на клей, избежать «мостиков холода» в стене и значительно уменьшить толщину внутренней и наружной штукатурки
— надежная защита от распространения пожара (первая степень огнестойкости)
— при эксплуатации ячеистый бетон не выделяет токсичных веществ

Характеристики блоков газосиликатных:


Объемная плотность, кг/м3 D500
Теплопроводность (Вт/м°С) 0,12
Класс по прочности 1,5-2,5
Морозостойкость, циклов 35 
Отклонения по размерам ±1:2 мм
Размеры:
Длина 625 мм
Ширина 100-500 мм
Высота 250 мм


пример маркировки блоков

Блоки 2,5-500-35-2 625×400×250

2,5 – класс бетона по прочности

500 – объемная плотность

35 – морозостойкость

2 – категория точности ( 1,2 для кладки на клей)

625 – длина, мм

400 – ширина, мм

250 – высота, мм

  Сводная таблица для блоков газосиликатных

длина, ммширина, ммвысота, ммобъем на поддоне, м3количество штук на поддонепримерный вес поддона, т
6251002501,8751201,34
6252002501,75561,25
6253002501,875401,34
6253752501,875321,34
6254002501,5241,07
6255002501,875241,34

к блокам газосиликатным возможно догрузить клей для кладки блоков РСС118

Строительные блоки клеточной стенки: пектин дрив

Цукуба, Япония — В новом генетическом исследовании риса профессор Хироаки Иваи и его команда из Университета Цукуба показали, что пектин играет жизненно важную роль в репродуктивном развитии растений, что может иметь серьезные последствия для создания новых сортов сельскохозяйственных культур.

Пектин — это углевод, который действует как жизненно важный строительный блок в клеточных стенках наземных растений. Стенки растительных клеток выполняют множество важных функций, таких как обеспечение формы и структуры органов растений и участие в коммуникации между клетками.Предыдущие исследования уже показали важность пектина в развитии и росте растений, а также во взаимодействии между растениями и стрессорами, такими как патогены.

«Ясно, что пектин играет важную роль в клеточных стенках и, следовательно, в развитии растений, но его важность в репродуктивном развитии, особенно женских репродуктивных тканей, была малоизвестна», — объясняет профессор Иваи. «Мы сосредоточились на гене OsPMT16, который выполняет особую функцию, связанную с адгезией пектина.Удалив этот ген из некоторых растений риса, мы смогли сравнить структуру женских репродуктивных тканей у растений с геном и без него ».

Исследование показало, что клеточные стенки вегетативных тканей в целом содержат ~ 5% пектина, тогда как клеточные стенки пестика (женской репродуктивной ткани) содержат ~ 43%. Ген OsPMT16 сильно экспрессировался в пестике, но почти не экспрессировался в корне, стебле или листе. Кроме того, у мутантного риса без гена наблюдался замедленный вегетативный рост по сравнению с интактным рисом, и его плодовитость снизилась на 12%.

«Мы обнаружили несколько различий в специфическом морфогенезе, то есть в биологическом процессе, который определяет форму тканей и органов, между репродуктивными органами двух видов риса», — говорит профессор Иваи. «Тем не менее, было ясно, что пестик растений без гена OsMPT16 демонстрирует некоторые аномальные и неупорядоченные ткани. Это показывает, что модификации пектина, обеспечиваемые этим геном, необходимы для нормального развития пестика и, следовательно, повышения плодородия риса.«Выводы команды также могут быть применены для улучшения сорта, которое исключает семена во фруктах, способствуя женскому бесплодию, и может иметь другие последствия для предотвращения распространения генов генетически модифицированных и отредактированных геномов сельскохозяйственных культур.

###

Журнал

Границы растениеводства

Заявление об отказе от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за точность выпусков новостей, размещенных на EurekAlert! участвующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.

Детали ячеек | Спросите у биолога

Плазменная мембрана — Мембрана, окружающая клетку, состоит из двух липидных слоев, называемых «билипидной» мембраной. Липиды, присутствующие в плазматической мембране, называются «фосфолипидами».

Эти липидные слои состоят из ряда строительных блоков жирных кислот. Жирная кислота, из которой состоит эта мембрана, состоит из двух разных частей — маленькой водолюбивой головки и гидрофильной головки. Hydro означает воду, а philic означает симпатию или любовь.Другая часть этой жирной кислоты — длинный водоотталкивающий или водоненавидный хвост.

Этот хвост гидрофобный — Hydro обозначает воду, а фобический означает страх. Плазматическая мембрана устроена таким образом, что хвосты обращены друг к другу изнутри, а головки обращены к внешней стороне мембраны.
наверх

Каналы / поры — Канал в плазматической мембране клетки. Этот канал состоит из определенных белков, которые контролируют движение молекул, включая пищу и воду, в клетку.
наверх

Клеточная стенка и плазмодесмы — Помимо клеточных мембран, у растений есть клеточные стенки. Клеточные стенки обеспечивают защиту и поддержку растений. У наземных растений клеточная стенка в основном состоит из целлюлозы.

В отличие от клеточных мембран, материалы не могут проходить через клеточные стенки. Это было бы проблемой для растительных клеток, если бы не специальные отверстия, называемые плазмодесмами.

Эти отверстия используются для связи и транспортировки материалов между растительными клетками, поскольку клеточные мембраны могут соприкасаться и, следовательно, обмениваться необходимыми материалами.
наверх

Перегородка и поры клеточной стенки — Грибковые клетки имеют как клеточные мембраны, так и клеточные стенки, как и клетки растений. Клеточные стенки обеспечивают защиту и поддержку. Стенки грибковых клеток в основном состоят из хитина, который является тем же веществом, что и экзоскелеты насекомых.

Поскольку материалы не могут проходить через стенки клеток, клетки грибов имеют специальные отверстия, называемые порами. Материалы могут перемещаться между грибковыми клетками через поры.

Некоторые грибковые клетки также имеют перегородки (множественное число — septa), которые представляют собой особые внутренние стенки между клетками, которые находятся в длинных трубчатых цепочках или нитях, называемых гифами.

Клеточная капсула — Бактериальные клетки имеют клеточную мембрану и клеточную стенку, но они также имеют клеточную капсулу. Этот самый внешний слой часто состоит из сахаров или специальных белков. Он помогает защитить бактерии от поедания более крупными клетками, такими как иммунные клетки животных, и от заражения вирусами.
наверх
Ядро — Ядро является центром управления клеткой. Это самая большая органелла в клетке, и она содержит ДНК клетки.

ДНК и ядрышки

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) содержит всю информацию, необходимую клеткам для жизни, выполнения своих функций и воспроизводства.

Внутри ядра находится еще одна органелла, называемая ядрышком . Ядрышко отвечает за создание рибосом.

Кружки на поверхности ядра — ядерные поры.Именно здесь рибосомы и другие материалы входят в ядро ​​и выходят из него.
наверх

Нуклеоид — Бактерии не имеют ядра, в котором хранится их ядерная ДНК. Вместо этого их ДНК находится в нуклеоиде. Эта структура не имеет защитной мембраны, но представляет собой плотно упакованный материал ДНК, а также содержит некоторые РНК и белки.
наверх

Плазмида — Помимо нуклеоида, у бактерий есть плазмиды.Плазмиды — это небольшие молекулы ДНК, которые могут содержать дополнительные гены, которые могут использоваться, когда клетка находится в определенных условиях. Эти маленькие груды ДНК также могут обмениваться между бактериальными клетками.
наверх

Эндоплазматический ретикулум (ER) — это сеть мембран по всей цитоплазме клетки. Есть два типа ER.

Когда рибосомы прикреплены, это называется грубым ER и гладким ER, когда рибосомы не прикреплены.

Грубый эндоплазматический ретикулум — это место, где в клетке происходит большая часть синтеза белка. Функция гладкой эндоплазматической сети заключается в синтезе липидов в клетке. Гладкий ER также помогает в детоксикации вредных веществ в клетке.
наверх

Рибосомы — Органеллы, которые помогают в синтезе белков. Рибосомы состоят из двух частей, называемых субъединицами.

Они получили свои названия от их размера.Одна единица больше другой, поэтому их называют большими и малыми единицами.

Обе эти субъединицы необходимы для синтеза белка в клетке. Когда две единицы состыкованы вместе со специальной информационной единицей, называемой информационной РНК, они образуют белки.

Некоторые рибосомы находятся в цитоплазме, но большинство из них прикреплены к эндоплазматической сети. Будучи прикрепленными к ER, рибосомы производят белки, которые необходимы клетке, а также те, которые должны быть экспортированы из клетки для работы в других частях тела.
наверх

Комплекс Гольджи — это органелла в клетке, которая отвечает за сортировку и правильную доставку белков, продуцируемых в ER. Так же, как наши почтовые пакеты, которые должны иметь правильный адрес доставки, белки, произведенные в ER, должны быть правильно отправлены на их соответствующий адрес. Это очень важный этап в синтезе белка. Если комплекс Гольджи совершает ошибку при доставке белков по нужному адресу, некоторые функции клетки могут прекратиться.

Эта органелла была названа в честь итальянского врача Камилло Гольджи . Он был первым, кто описал эту органеллу в клетке. Это также единственная органелла, имеющая заглавные буквы.
наверх

Митохондрия — Это электростанция клетки. Эта органелла упаковывает энергию пищи, которую вы едите, в молекулы АТФ.

Каждый тип клетки имеет разное количество митохондрий (во множественном числе).В клетках, которые должны выполнять много работы, больше митохондрий, например, клетки мышц ног, клетки сердечной мышцы и т. Д. Другим клеткам требуется меньше энергии для выполнения своей работы и меньше митохондрий.
наверх

Хлоропласт — это органелла, в которой происходит фотосинтез. В этой органелле световая энергия солнца преобразуется в химическую энергию.

Хлоропласты находятся только в клетках растений, а не в клетках животных.Химическая энергия, производимая хлоропластами, наконец, используется для производства углеводов, таких как крахмал, которые накапливаются в растении.

Хлоропласты содержат крошечные пигменты, называемые хлорофиллами . Хлорофиллы отвечают за улавливание солнечной энергии.
наверх

Пузырьки — Этот термин буквально означает «маленький сосуд». Эта органелла помогает хранить и транспортировать продукты, производимые клеткой.

Пузырьки — это средства транспортировки и доставки, такие как наша почта и грузовики Federal Express. Некоторые везикулы доставляют материалы к частям клетки, а другие переносят материалы за пределы клетки в процессе, называемом экзоцитозом.
наверх

Пероксисомы — они собирают и безопасно расщепляют химические вещества, токсичные для клетки.
наверх

Лизосомы — Созданные аппаратом Гольджи, они помогают расщеплять большие молекулы на более мелкие части, которые может использовать клетка.
наверх

Вакуоль — В клетках растений есть то, что выглядит как очень большое пустое пространство посередине. Это пространство называется вакуолью.

Не дайте себя обмануть, вакуоль содержит большое количество воды и хранит другие важные материалы, такие как сахара, ионы и пигменты.
наверх

Центриоли

Центр организации микротрубочек (MTOC) — MTOC грибов отличается от центриолей большинства клетки животных, но он выполняет аналогичную работу.MTOC строит микротрубочки, которые помогают построить внутреннюю клеточную структуру для придания формы и поддержки.
наверх

Микротрубочки — трубчатые структуры, которые помогают поддерживать клетки. Микротрубочки можно найти в любых клетках животных, растений или грибов. Часть цитоскелета находится в клетках животных, растений и грибов. У некоторых бактерий также есть микротрубочки, но не у всех бактерий.
наверх

Spitzenkörper — Центр роста трубчатых грибковых клеток.Spitzenkörper состоит из множества мелких пузырьков и плотных микрофиламентов.
наверх

Актиновые филаменты — Длинные нити более мелких единиц, которые играют важную роль в структуре клетки. Участвует в изменении формы клеток во многих типах клеток. Часть цитоскелета находится в клетках животных, растений и грибов.
наверх
Цитоскелет — Состоящий из нитей и канальцев, он помогает формировать и поддерживать клетку.Это также помогает вещам перемещаться в камере. В художественных целях цитоскелет показан только в одном месте животной клетки, тогда как на самом деле он находится по всей клетке.
наверх

Цитоплазма — термин для всего содержимого клетки, кроме ядра. Несмотря на то, что рисунки из мультфильмов на это не похожи, цитоплазма в основном состоит из воды.

Некоторые забавные факты о воде и человеческом теле:

  • Взрослые тела на 50–65 процентов состоят из воды.
  • В организме ребенка чуть больше воды — 75 процентов.
  • Человеческий мозг примерно на 75 процентов состоит из воды.

наверх

Бактериальные пили — Длинные нитевидные нити, отходящие от поверхности клетки. Бактерии могут использовать их для связывания с другими бактериальными клетками для обмена генетическим материалом.
наверх

Жгутик — Хвост, прикрепленный к основному телу клетки, который может вращаться для перемещения клетки вперед.Чаще всего связан с бактериальными клетками.
наверх

Улучшение строительных блоков из ячеистых стен. — Портал в историю Техаса

ВОЗ

Люди и организации, связанные либо с созданием этого патента, либо с его содержанием.

Что

Описательная информация, помогающая идентифицировать этот патент. Перейдите по ссылкам ниже, чтобы найти похожие предметы на Портале.

Когда

Даты и периоды времени, связанные с этим патентом.

Статистика использования

Когда последний раз использовался этот патент?

Где

Географические данные о происхождении этого патента или его содержании.

Информация о карте

  • Координаты названия места. (Может быть приблизительным.)
  • Для оптимальной печати может потребоваться изменение положения карты.

Взаимодействовать с этим патентом

Вот несколько советов, что делать дальше.

Ссылки, права, повторное использование

Международная структура взаимодействия изображений

Распечатать / Поделиться


Печать
Электронная почта
Твиттер
Facebook
Tumblr
Reddit

Ссылки для роботов

Полезные ссылки в машиночитаемом формате.

Ключ архивных ресурсов (ARK)

Международная структура взаимодействия изображений (IIIF)

Форматы метаданных

Картинки

URL

Статистика

Клейтон, Николас Дж. Улучшение строительных блоков из ячеистых стен., патент 15 августа 1876 г .; [Вашингтон.]. (https://texashistory.unt.edu/ark:/67531/metapth266572/: по состоянию на 27 декабря 2021 г.), Библиотеки Университета Северного Техаса, Портал в историю Техаса, https://texashistory.unt.edu; кредитование Департамента государственных документов библиотек ЕНТ.

границ | Клеточная стенка растений: сложная и динамическая структура, выявленная реакциями генов в стрессовых условиях

Введение

Стенка клетки растения представляет собой сложную структуру, которая выполняет широкий спектр функций на протяжении всего жизненного цикла растения.Помимо поддержания структурной целостности за счет сопротивления внутреннему гидростатическому давлению, клеточная стенка обеспечивает гибкость для поддержки деления клеток, биохимический каркас, обеспечивающий дифференциацию, а также патологический и экологический барьер, защищающий от стресса (Scheller and Ulvskov, 2010; Hamann, 2012; Такер и Колтунов, 2014). В клеточной стенке находится широкий спектр рецепторов, пор и каналов, которые регулируют движение молекул и ответы на локальные и дальнодействующие элиситоры, включая гормоны, сахара, белки и РНК.В соответствии с ролью во многих процессах, структура клеточной стенки растений невероятно разнообразна не только между видами растений, но и между типами тканей. Обычно два типа стенок, окружающих клетки растений, часто называют первичной стенкой и вторичной стенкой. Динамическая первичная стенка устанавливается в молодых клетках во время деления и действует, обеспечивая гибкость и базовую структурную поддержку, защищая клетку и опосредуя межклеточные взаимодействия. Более толстая и более прочная вторичная стенка лежит между первичной стенкой и плазматической мембраной и откладывается на более поздней стадии, когда клетка перестает расти и делиться.Вторичная стенка рассматривается как важнейшее приспособление, позволяющее наземным растениям выдерживать вертикальный рост и способствовать его росту.

Типичные компоненты клеточной стенки включают целлюлозу, нецеллюлозные и пектиновые полисахариды, белки, фенольные соединения и воду. Основными компонентами (> 90%) являются полисахариды, структура и биосинтез которых были подробно рассмотрены в последнее время (Atmodjo et al., 2013; Pauly et al., 2013; Rennie and Scheller, 2014; Kumar et al., 2016). Короче говоря, целлюлоза — это нерастворимый в воде углевод, который содержится как в первичных, так и во вторичных клеточных стенках, волокнистая структура которых позволяет поддерживать структурную целостность. Пектины, которые, возможно, являются наиболее сложными и гетерогенными из полисахаридов клеточной стенки, существуют преимущественно в первичной клеточной стенке и играют роль в расширении, прочности, пористости, адгезии и передаче межклеточных сигналов. Другие распространенные нецеллюлозные полисахариды включают ксилоглюкан, β-1,3: 1,4-глюкан, ксилан, маннан и каллозу, которые выполняют различные роли в механической поддержке, резервном хранении и развитии. В отличие от целлюлозы, пектиновые и нецеллюлозные полисахариды можно дополнительно различить по заменам сахара и боковым цепям, которые присоединяются к основной цепи полисахарида во время биосинтеза (Scheller and Ulvskov, 2010). Эти заместители влияют на растворимость, вязкость и взаимодействие с другими полисахаридами и белками внутри клеточной стенки.

Функции различных компонентов клеточной стенки и то, как они взаимодействуют с экзогенными стимулами, такими как патогены и стресс окружающей среды, представляли интерес в течение многих лет, особенно в поисках механизмов, с помощью которых можно было бы повысить устойчивость к патогенам, стрессоустойчивость и повышение урожайности сельскохозяйственных культур. достигнуто.В недавних обзорах изучалось, как абиотические сигналы изменяют биосинтез целлюлозы (Wang et al., 2016), как экспансины и пероксидазы влияют на жесткость стенок во время стресса (Tenhaken, 2014) и как модификации нецеллюлозных полисахаридов, таких как ксилоглюкан, сопровождают стрессовые реакции (Le Gall et al. , 2015). Лишь недавно исследования начали рассматривать более широкий взгляд на то, как разные стрессы могут вызывать сходные изменения в содержании транскриптов (Coolen et al., 2016). Вопрос о том, реагируют ли компоненты клеточной стенки, семейства генов, связанных с клеточной стенкой, или действительно отдельные гены ортологичной клеточной стенки одинаковым образом на различные стрессы у разных видов, подробно не рассматривался, но может обеспечить новые мишени с широкой специфичностью для модификация стрессовых реакций.Некоторые ответы могут быть скрыты в общедоступных наборах данных транскриптомов однодольных и двудольных видов, в которых подробно описаны глобальные транскрипционные реакции на патогены, такие как бактерии, грибы, оомицеты, насекомые и нематоды, а также на абиотические стрессы, такие как засуха, холод и жара. Эти наборы данных предоставляют ресурс для определения семейств генов, связанных с углеводами, которые кодируют белки со схожими функциональными доменами База данных активных углеводов (CAZy); (Lombard et al. , 2014) и определить, могут ли определенные семейства, такие как гликозилтрансферазы (GT), гликозилгидролазы (GH) и другие ферменты, модифицирующие углеводы, играть ключевую роль в синтезе и модификации клеточной стенки во время стресса.Поэтому, следуя первым двум разделам этого обзора, где мы рассмотрели новые и исторические данные о роли полимеров и генов, связанных с клеточной стенкой во время биотического и абиотического стресса, мы пересмотрели несколько наборов транскрипционных данных, чтобы суммировать реакцию клеточной стенки и гены и семьи, связанные с углеводами, при стрессе, подчеркивая замечательный уровень сохранности ответов, вызванных различными типами стресса.

Биотический стресс и стенка растительной клетки

В ходе совместной эволюционной битвы между растениями и микробами на протяжении миллионов лет растения развили многослойную систему защиты, в которой клеточная стенка служит множеству целей.Стенка растительной клетки может служить как предварительно сформированный или пассивный структурный барьер, а также как индуцированный или активный защитный барьер. Микробы должны обходить клеточную стенку и другие заранее сформированные барьеры, чтобы установить желаемые патогенные отношения с растениями-хозяевами. Это требует соответствующих стратегий распознавания хозяина и разработки подходящих инфекционных структур и / или химического оружия (Zentmyer, 1961; Turrà et al., 2015). Неспособность разработать соответствующие стратегии для разрушения стенки хозяина и других предварительно сформированных структур приводит к тому, что микробы становятся непатогенами и неадаптированными патогенами.

Растение-хозяин также может использовать клеточную стенку в качестве активного защитного барьера для тех микробов, которые развили механизм преодоления заранее сформированных барьеров. Во время инфекции элиситоры олигосахаридов высвобождаются из клеточной стенки растения-хозяина (молекулярные паттерны, связанные с повреждением, DAMP) или из клеточной стенки патогена (патоген-ассоциированные молекулярные паттерны, PAMP) в результате деградации (Boller and Felix, 2009). Растения воспринимают эти элиситоры через иммунные рецепторы плазматической мембраны, которые запускают сигнальные каскады для активации многочисленных защитных реакций, называемых иммунитетом, запускаемым DAMP или PAMP (DTI или PTI; Jones and Dangl, 2006).Одним из распространенных защитных реакций, связанных с DTI или PTI, является укрепление клеточной стенки для создания большей устойчивости к физическому давлению и / или ферментативному гидролизу, вызванному патогенами (Boller and Felix, 2009; Ringli, 2010; Malinovsky et al., 2014). . В зависимости от типа взаимодействия процесс армирования клеточной стенки может происходить несколькими различными способами, включая перегруппировку и сшивание уже существующих материалов клеточной стенки, включение легко сшитых полимеризуемых материалов в существующую клеточную стенку и локальное отложение клеточной стенки. материалы на местах заражения (Moerschbacher, Mendgen, 2012).

Состав сосочков и биотрофные патогены

Локальное отложение материалов клеточных стенок, также известных как сосочки, представляет собой ранний защитный ответ, обычно формируемый против инфекции рядом биотрофных, гемибиотрофных и бактериальных патогенов (Bellincampi et al. , 2014). Крошечная структура в масштабе микрометра, образующаяся на месте инфекции, часто бывает достаточно большой, чтобы остановить проникновение грибка. У некоторых видов, не являющихся хозяевами, и хозяев устойчивость достигается на стадии до инвазии за счет образования сосочков на участках инфекции.Однако точная роль сосочков не совсем понятна. Они могут действовать как физический барьер, который эффективно останавливает проникновение патогенов или замедляет процесс проникновения, так что другие защитные механизмы могут быть активированы раньше времени (Stone and Clarke, 1992; Huckelhoven, 2005). Они также могут функционировать как химический барьер, вмещающий различные виды химического оружия, такие как антимикробные токсины, фитоалексины и дефенсины, которые необходимы для непосредственной атаки патогенов или подавления ферментов, разрушающих клеточную стенку, вырабатываемых патогенами (Albersheim et al., 2011).

Была выдвинута гипотеза, что устойчивость к проникновению, опосредованная сосочками, — это способность генотипа хозяина развить эффективные сосочки правильного состава и в нужное время (Aist and Israel, 1977; Inoue et al. , 1994). Таким образом, понимание состава сосочков и факторов, влияющих на формирование эффективных сосочков, было в центре внимания многих исследователей. В последние три десятилетия в ходе исследований были предприняты попытки идентифицировать компоненты сосочков, образующихся против различных биотрофных патогенов у разных культур.В то время как некоторые из физико-химических изменений, которые происходят во время опосредованного сосочками армирования клеточной стенки, теперь хорошо описаны, многие аспекты плохо изучены. Например, было проведено много исследований, посвященных накоплению и лигнификации папиллярной каллозы из-за доступности флуоресцентных красителей для каллозы и собственной автофлуоресценции соединений лигнина, в то время как потенциальная роль многих других компонентов клеточной стенки остается неизвестной.

Недавняя разработка антител, специфичных к клеточной стенке, модулей связывания углеводов и красителей для малых молекул предоставляет новую возможность для сбора информации о трехмерных изменениях полисахаридов на инфицированных участках клеточной стенки. Чоудхури и др. (2014) использовали эти новые инструменты, чтобы показать, что основные полисахариды, обнаруженные в сосочках ячменя, индуцируются в ответ на грибковый патоген Blumeria graminis f.sp. hordei ( Bgh ) представляют собой каллозу, арабиноксилан и целлюлозу. Эффективные сосочки, которые успешно предотвращают попытки проникновения Bgh , содержат значительно более высокие концентрации этих полисахаридов по сравнению с неэффективными сосочками. Сосочки наслоены: внутреннее ядро ​​состоит из каллозы и арабиноксилана, а внешний слой состоит из арабиноксилана и целлюлозы.Сочетание арабиноксилана и целлюлозы с устойчивостью к проникновению открывает новые цели для улучшения состава сосочков и создания линий с повышенной устойчивостью к болезням. Предыдущие исследования описывали профили экспрессии генов-кандидатов во время формирования сосочков и обсуждали их вероятные функции в защите (Bhuiyan et al., 2009). Однако другое, что участие гена , подобного глюкансинтазе, типа ( GSL ), в синтезе папиллярной каллозы (Jacobs et al. , 2003) гены, участвующие в синтезе остальных полисахаридов сосочков, еще не охарактеризованы.

Некротрофные патогены

Взаимодействие между растением и патогенами-некротрофами происходит на более высоком уровне, чем наблюдается в случае патогенов-биотрофов. Хотя целью растительной клетки по-прежнему является предотвращение проникновения патогенов, патогены с некротрофной фазой их жизненного цикла развили арсенал ферментов, разрушающих клеточную стенку, предназначенных для разрушения клеточной стенки растений, наряду с рядом факторов вирулентности или токсинов. чтобы убить клетки-хозяева и высвободить питательные вещества внутри, а не украсть их (ван Кан, 2006).Обычно растения реагируют на некротрофные патогены сильнее, но аналогично биотрофным патогенам, укрепляя клеточную стенку в точке атаки и модифицируя клеточную стенку, чтобы она была более устойчивой к ферментативному перевариванию. Этот процесс часто используется патогеном в свою пользу, заставляя растение изменять свою клеточную стенку, чтобы сделать ее более усвояемой (Hok et al. , 2010). Учитывая широко распространенное повреждение, которое может быть вызвано токсинами, можно также ожидать большой ответной реакции на ранение из-за потери целостности клеточной стенки (Ferrari et al., 2013). Большинство некротрофных патогенов проникают в ткани растений через устьица и открытые раны, распространяющиеся между соединениями клеток.

Nafisi et al. (2015) рассмотрели роль клеточной стенки в растении: некротрофное взаимодействие, фокусирующееся на передаче сигналов фитогормона ниже по течению. Распознавание сигналов PAMP приводит к активации сигнальных каскадов, которые связаны с ауксином, цитокинином, брассиностероидами и абсцизовой кислотой, чтобы активировать экспрессию генов, связанных с защитой.Таким образом, предрасположенность клеточной стенки к деградации и последующей продукции PAMP важна для устойчивости растения к патогенам. Об этом свидетельствует влияние метилэстерификации пектина на взаимодействие между растениями и патогенами. Lionetti et al. (2012) рассмотрели роль пектинметилэстераз в ответ на ряд патогенов растений, включая некротрофов, подчеркнув, что деэтерификация пектина влияет на восприимчивость клеточной стенки к ферментам, разрушающим клеточную стенку грибов. Был проведен метаанализ ферментов, модифицирующих пектин, в Arabidopsis, однако не были включены семейства гликозилтрансфераз, участвующих в синтезе пектина.

Нематоды, паразитирующие на растениях,

Ремоделирование клеточной стенки во время заражения корней растений паразитами нематод, вероятно, является важным компонентом для успешного завершения жизненного цикла нематод (обзор у Bohlmann and Sobczak, 2014). Паразитические нематоды должны проникать, мигрировать и создавать питающие структуры (синцитии или гигантские клетки), все из которых требуют определенного взаимодействия со стенками клеток корня.Ранние исследования цистовых нематод изучали роль ферментов, разрушающих клеточную стенку, которые секретируются для проникновения и миграции к оптимальному месту питания (обзор Deubert and Rohde, 1971), а недавние исследования подтверждают, что смесь ферментов, таких как целлюлазы, 1,3-β-глюканазы и пектинлиазы, обычно связанные с патогенезом растений, консервативны у разных паразитарных видов нематод (Rai et al. , 2015). Совсем недавно акцент сместился на реакцию стенки растительной клетки, поскольку она перестраивается, чтобы приспособиться к образованию места питания (обзор в Wieczorek, 2015), и различиям, наблюдаемым в восприимчивом и устойчивом взаимодействии.Несколько исследований показали специфические изменения в полисахаридах стенок, таких как пектин, во время инфекции (Davies and Urwin, 2012), и выдвинули гипотезу о том, что компоненты клеточной стенки, такие как 1,3-β-глюкан или 1,3: 1,4-β- глюкан может влиять на поток растворенных веществ между нематодой и хозяином (Hofmann et al., 2010; Aditya et al., 2015).

Травоядные насекомые

Реакция растений на нападение травоядных насекомых в значительной степени регулируется раневой реакцией, вызванной распознаванием DAMPs (Boller and Felix, 2009).Механическое повреждение, вызванное кормлением насекомых, может быть уменьшено за счет утолщения клеточной стенки, однако сопротивление, скорее всего, принимает форму химической защиты, такой как фенолы, алкалоиды, терпеноиды или глюкозинолаты (обзор van Dam, 2009). Прямое нацеливание на хитин или другие углеводные структуры, присутствующие в структурах питания насекомых и в средней кишке, гликозилгидролазами или лектинами растений играет важную роль в защите травоядных животных, препятствуя поглощению питательными веществами патогена (обзор в Vandenborre et al., 2011).

Последствия изменения состава клеточной стенки на патогенез

Как трансгенные, так и генетические подходы как с усилением, так и с потерей функции использовались для изучения влияния измененного состава стенок на устойчивость растений к болезням, некоторые из которых суммированы в таблице 1. Эти исследования показывают, что измененный состав клеточной стенки действительно может приводить к к повышенным или пониженным фенотипам устойчивости к болезням у растений-хозяев, в зависимости от целевого полисахарида и от того, был ли ген, связанный с клеточной стенкой, сверхэкспрессирован или мутирован.Во многих случаях гены-мишени, связанные с клеточной стенкой, были идентифицированы с помощью транскриптомных методов после приложения специфического биотического стресса (см. Ссылки в таблицах 1, 2). Однако важно также отметить, что ряд этих исследований был направлен на улучшение усвояемости кормовых культур, чтобы сделать лигноцеллюлозу менее устойчивой к биопереработке, и есть некоторые опасения, что растения с повышенной усвояемостью из-за измененных свойств клеточной стенки могут быть более восприимчивыми. вредителям и болезням.Данные исследований трансгенных линий с измененными уровнями транскрипции генов-кандидатов, участвующих в путях биосинтеза целлюлозы, нецеллюлозных полисахаридов и лигнина, предполагают, что это может быть не так. Например, снижение биосинтеза целлюлозы с помощью генетики или химических веществ приводит к компенсаторным эффектам целостности клеточной стенки, что приводит к усилению лигнификации и повышенной устойчивости к болезням (Hamann, 2012).

Таблица 1. Растение: фенотипы устойчивости к биотическому стрессу с измененным составом клеточной стенки .

Таблица 2. Завод: системы стресса, собранные из PLEXdb для метаанализа .

Абиотический стресс

Другой тип внешнего раздражителя, который может влиять на клеточную стенку растений, — это абиотический стресс. Этот тип стресса включает ряд факторов, таких как экстремальная температура, засуха, наводнение, соленость, атмосферные загрязнители и загрязнители тяжелыми металлами. Часто растение одновременно подвергается нескольким абиотическим стрессам, что может затруднить определение стресса, ответственного за наблюдаемую реакцию.Различные изменения в составе клеточной стенки растений под воздействием спектра абиотических стрессов были изучены и недавно были подробно рассмотрены. Wang et al. (2016) обсуждали влияние четырех типов абиотического стресса; солевой стресс, доступность воды, условия освещения и температура на одном из аспектов клеточной стенки растений, целлюлозе. Среди подробно обсуждаемых генов есть члены семейства CesA , которые, как известно, синтезируют целлюлозу, и другие, которые ранее были идентифицированы как взаимодействующие с CesA s. Le Gall et al. (2015) представили обзор влияния засухи, жары, холода, соли, тяжелых металлов, света и загрязнителей воздуха на основные компоненты клеточной стенки как у однодольных, так и у двудольных. В отличие от этого, Tenhaken (2014) сосредоточился на влиянии активных форм кислорода (ROS), которые представляют собой стрессовую реакцию растений, на компоненты стенки растительной клетки, такие как XTH и экспансины. Члены семейств генов экспансина и XTH часто демонстрируют дифференциальную экспрессию в условиях абиотического стресса и, следовательно, повышенное присутствие ROS, что приводит к потенциальной паузе в росте.В этом разделе текущего обзора (и в Таблице 3) мы приводим краткий обзор исследований, которые раскрывают понимание транскрипционной динамики генов клеточной стенки во время абиотического стресса, прежде чем сосредоточиться на исследованиях на однодольных и двудольных, которые напрямую приписали эффект ген или семейство генов, связанных с клеточной стенкой, на измененные реакции на абиотический стресс.

Таблица 3. Растение: фенотип ответа на абиотический стресс с измененным составом клеточной стенки .

Глобальное профилирование реакций на абиотический стресс

Транскрипционные изменения, сопровождающие различные абиотические стрессы, обсуждались достаточно подробно (обзор см. В Santos et al., 2011; Gehan et al., 2015), но очень немногие рассматривали эти изменения в контексте конкретных генов, связанных с клеточной стенкой. Подробный анализ генетической реакции на засуху в определенных органах колоса ячменя был проведен Abebe et al. (2010). Транскрипционные профили ости, семян, чешуи и палеи сравнивали между растениями, которые подвергались стрессу засухи из-за отсутствия воды в течение 4 дней во время насыпки зерна, и контрольными растениями. Было обнаружено, что для всех тканей, кроме семян, множественные гены, связанные с клеточной стенкой, по-разному регулируются между контрольными и стрессированными засухой растениями.Гены, кодирующие членов семейств целлюлозосинтазы (GT2, CesA), UDP-ксилозилтрансферазы, семейства гликозилгидролаз 1 (Gh2), эндо-бета-1,4-глюканазы (GH9) и ксилоглюканэндотрансгликозилазы (Gh26, XTH / XET), были среди генов, связанных с клеточной стенкой, активность которых снижается в условиях засухи. Дополнительный XET был активирован в условиях засухи, а также предполагаемый ингибитор ксиланазы, эндо-1,3-бета-глюкозидаза и экзогидролаза бета-D-глюкана. Подобные исследования на арабидопсисе выявили более 500 генов, которые реагируют на засуху, холод и соленый стресс (Seki et al., 2002), включая несколько членов семейств экстенсинов, пектинэстераз и XTH / XET, регуляция которых была снижена. Wang et al. (2013) показали, что только в случае засоления более 140 генов, связанных с клеточной стенкой, реагируют на солевой стресс, а иногда и по-разному между экотипами арабидопсиса. Как ранее было идентифицировано другими авторами в условиях засухи (Wu and Cosgrove, 2000; Moore et al., 2008), в зависимости от наблюдаемой ткани стенка растительной клетки либо ослабляется, либо сжимается, чтобы поддерживать рост.Это иллюстрирует сложность реакции клеточной стенки на абиотические стрессы.

Растения могут испытывать абиотический стресс разной степени тяжести, поэтому многие исследования включают несколько уровней стрессовой обработки, чтобы определить, как это влияет на реакцию. Harb et al. (2010) оценили влияние прогрессирующей засухи и умеренной засухи на рост растений с помощью ряда биохимических и физиологических анализов, а изменения в экспрессии генов отслеживали с помощью эксперимента с микрочипами.В условиях умеренной засухи рост растений был значительно снижен как с точки зрения накопления биомассы, так и с точки зрения разрастания листьев, а также проводимости устьиц. В этих условиях происходит активация нескольких генов, кодирующих экспансины клеточной стенки; однако в условиях прогрессирующей засухи экспансины клеточной стенки подавлялись. Экспансины — это белки, которые, как ранее было показано, ослабляют и модифицируют клеточную стенку растений во время роста и адаптации к стрессу путем модификации целлюлозных и нецеллюлозных компонентов клеточной стенки (Cosgrove, 2005).При аналогичном подходе Mangelsen et al. (2011) подвергали молодые зерновки ячменя 0,5, 3 и 6 часам теплового стресса и использовали микроматрицы для идентификации дифференциально экспрессируемых генов. Гены с пониженной регуляцией, связанные с клеточной стенкой, были статистически чрезмерно представлены, особенно после 3 и 6 часов воздействия теплового стресса, который авторы описали как фазы первичной тепловой реакции и адаптации к тепловому стрессу соответственно. Этот набор включал гены, функционально аннотированные как пектатлиазы, полигалактуроназы и пектинэстеразы.

Другие подходы заключались в сравнении транскриптомных данных для чувствительных к стрессу и толерантных сортов. Cal et al. (2013) сравнили данные транскриптома для зоны удлинения листа (LEZ) двух сортов риса: Мороберекан, устойчивый к засухе, и IR64, чувствительный к засухе, в условиях дефицита воды. Эта ткань была выбрана, поскольку изменения в расширении в LEZ часто являются одной из более ранних реакций на дефицит воды (Cutler et al., 1980). Эти наборы транскриптомных данных идентифицировали набор генов, которые показали более чем 2-кратное изменение экспрессии у обоих сортов, включая 27 генов, связанных с клеточной стенкой, большинство из которых были подавлены в устойчивом к засухе сорте Мороберекан. Список с пониженной регуляцией включал гены, участвующие в производстве вторичных клеточных стенок, включая циннамоил-КоА редуктазу, ферулат-5-гидроксилазу, лакказу и апопластные пероксидазы класса III. Гены, кодирующие арабиногалактановые белки и экстенсины, участвующие в передаче сигналов и структуре клеточной стенки, XTH / XET и GT, включая два гена CesA , по-разному экспрессировались между двумя сортами. Два гена, у которых обнаружена повышенная регуляция в мороберекане, являются членами семейства гликозилгидролаз Gh38, кодирующих полигалактуроназы.В аналогичном исследовании Zheng et al. (2010) сравнили данные по геномной экспрессии генов Han21 и Ye478, устойчивых к засухе и нетерпимых к засухе линий кукурузы, соответственно, в условиях стресса засухи. В общей сложности 15 наборов зондов, которые кодируют предполагаемые гены, связанные с клеточной стенкой, по-разному экспрессировались между двумя линиями. К ним относятся зонды, аннотированные как субъединицы целлюлозосинтазы, предшественники эндо-1,3-β-глюкозидазы и предшественники белка COBRA-подобного 3.

Как упоминалось ранее в этом обзоре, растения часто одновременно подвергаются множественным стрессам, в том числе абиотическим и биотическим, и их эффекты не обязательно просто аддитивны (Puranik et al., 2012; Coolen et al., 2016). Поэтому важно, несмотря на очевидную сложность подобных экспериментов, изучить влияние множественных одновременных стрессов на растения. AtRALFL8 , как наблюдали, активируется в корнях 10-дневных растений, когда применялись двойные стрессы, связанные с нематодной инфекцией и дефицитом воды (Atkinson et al., 2013). Последующий анализ микроматрицы показал, что в этих условиях AtRALFL8 сильно коэкспрессируется с пектиназами, известными своей способностью вносить вклад в ремоделирование клеточной стенки; ранее было продемонстрировано, что они играют роль в нескольких ответах на стресс, включая инфекцию нематод (Pelloux et al., 2007; An et al., 2008). Coolen et al. (2016) подвергали растения Arabidopsis однократным и двукратным сочетаниям стресса засухи, грибковой инфекции Botrytis cinerea и травоядной инфекции Pieris rapae . Всего 41 ген, связанный с клеточной стенкой, включая ПЕКТИНМЕТИЛЭСТЕРАЗА 3 ( PME3 ), EXPANSIN A6 ( EXPA6 ), XTh20 и XTh42 , ответили по крайней мере на один стресс, в то время как 12 генов СИНТЕЗА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, КАК G2 ( CSLG2 ), АРАБИНОГАЛАКТАНОВЫЙ БЕЛК 2 ( AGP2 ), -БЕТА-ГЛЮКОЗИДАЗА 46 ( BGLU46 ), A--глюко-478 EXPA8 ) одинаково ответили на все три.Это указывает на то, что общие транскрипционные ответы и, возможно, последующие эффекты на состав клеточной стенки используются в ответе на различные стрессы.

Генетические и трансгенные данные, подтверждающие роль генов клеточной стенки в ответах на абиотический стресс

Подобно тому, что описано для биотических стрессов, мутантные линии были ценным ресурсом с точки зрения понимания того, как гены, связанные с клеточной стенкой, могут облегчить или усилить ответы на абиотический стресс. У Arabidopsis AtCesA8 / IRX1 способствует синтезу вторичной клеточной стенки и влияет на устойчивость растений к засухе и осмотическому стрессу (Chen et al. , 2005). Мутантные аллели AtCesA8, увядание листьев 2-1 ( lew2-1 ) и lew2-2 , показали более высокую устойчивость к осмотическим стрессам, вызванным воздействием NaCl и маннита, и стрессу засухи по сравнению с растениями дикого типа. . Другие компоненты клеточной стенки растений влияют на устойчивость растений к холоду или морозу. Например, Taketa et al. (2012) провели скрининг мутантов ячменя, индуцированных азидом натрия, которые были подвержены холоду. Было обнаружено, что из 11 идентифицированных линий 2 не содержат (1,3: 1,4) -β-глюкана и содержат мутации в HvCslF6 , гене, относящемся к клеточной стенке, который ранее участвовал в синтезе (1, 3: 1,4) -β-глюкан (Burton et al., 2006). Хотя эти линии не содержали мутаций, которые приводили бы к образованию преждевременного стоп-кодона, одна мутация находилась в непосредственной близости от консервативного каталитического мотива гликозилтрансферазы (GT2) HvCslF6 . Taketa et al. (2012) предположили, что повышенная чувствительность вегетативных тканей к холоду в линиях, содержащих мутации в HvCslF6 , может быть связана с более тонкими клеточными стенками, поскольку (1,3: 1,4) -β-глюкан обычно является основным компонентом этого структура в траве. Эта гипотеза была подтверждена работой Cu et al.(2016), которые наблюдали более тонкие клеточные стенки в линиях нокдауна CslF6 , генерируемых РНКи, по сравнению с диким типом, используя как метод окрашивания Calcofluor, так и иммуноцитологическое окрашивание специфическим антителом BG1 (1,3: 1,4) -β-глюкана. . Интересно, что содержание (1,3: 1,4) -β-глюкана в зерне злаков оказывается особенно чувствительным к условиям окружающей среды, хотя неясно, зависит ли это изменение только от модифицированной функции HvCslF6 . Swanston et al. (1997) и Wallwork et al.(1998) выявили значительные различия в содержании (1,3: 1,4) -β-глюкана в зерне ячменя в зависимости от участка поля или температуры во время созревания зерна. Аналогичным образом, у нескольких сортов пшеницы, выращиваемых в различных условиях жары и засухи, снижение содержания зерна (1,3: 1,4) -β-глюкана наблюдалось в линиях, выращенных в стрессовых условиях (Rakszegi et al., 2014). Напротив, в тех же условиях сообщалось об увеличении содержания арабиноксилана в зернах, что, возможно, способствовало снижению (1,3: 1,4) -β-глюкана. Генетическая основа этих вариабельных реакций на абиотический стресс еще предстоит выявить.

Трансгенные растения также использовались для проверки роли генов-кандидатов, потенциально участвующих в производстве / модификации клеточной стенки и абиотическом стрессе. Обычно считается, что ферменты XET / XTH играют роль в разрыхлении клеточной стенки и, следовательно, в росте клеток (Rose et al., 2002). Трансгенные линии Arabidopsis, экспрессирующие XTH из Capsicum annuum , демонстрируют аномальные фенотипы листьев, включая нерегулярные структуры клеток в поперечных срезах и скрученных листьях (Cho et al., 2006). Кроме того, трансгенные линии Arabidopsis и томата (Choi et al., 2011), экспрессирующие Capsicum XTH , показали повышенную солеустойчивость и имели более длинные корни, чем у контрольных растений, лишенных трансгена, что указывает на роль гибкости стенок в смягчении стрессовых реакций. В тканях корней кукурузы было обнаружено, что множественные гены, связанные с клеточной стенкой, дифференциально экспрессируются при солевом стрессе (Li et al. , 2014), включая ZmXET1. Считается, что ZmXET1 участвует в расширении клеточной стенки, поскольку он способен гидролизовать и повторно соединять молекулы ксилоглюкана (Fry et al., 1992). Другие гены, идентифицированные Li et al. (2014) как активируемые, когда растения подвергались повышенному засолению и, следовательно, возможно, участвующие в опосредовании устойчивости к токсичности, связанной с засолением, были экспансины ZmEXPA1, ZmEXPA3, ZmEXPA5, ZmEXPB1, ZmEXPB2 . Экспрессия этих генов, связанных с клеточной стенкой, может находиться под эпигенетическим контролем, поскольку повышенная экспрессия генов гистонацетилтрансферазы ZmHATB и ZmGCN5 повышалась после солевого стресса и сопровождалась повышенным ацетилированием гистонов h4K9 и h5K5.В отдельном исследовании Liu et al. (2014) было обнаружено, что сверхэкспрессия OsBURP16 увеличивает количество полигалактуроназы (PG), фермента, который гидролизует пектин, и изменяет состав клеточной стенки растений. Следовательно, растения риса, сверхэкспрессирующие OsBURP16 , проявляли меньшую устойчивость к засухе (количественно оцениваемую как выживаемость после лишения 2-недельных растений воды), при этом растения дикого типа показали выживаемость 42% по сравнению с <10% для линий с избыточной экспрессией OsBURP16 .Измерение уровней H 2 O 2 , индикатора стресса, показало, что линии со сверхэкспрессией OsBURP16 также более восприимчивы к солевому стрессу, чем растения дикого типа.

Выявление сети реакции на стресс клеточной стенки

По мере того, как мы узнаем больше о сетях генов, регулирующих синтез и гидролиз стенок растительных клеток, возможно, что путем ассоциации будет идентифицировано больше генов, участвующих в реакции на стресс. Недавно проведенное подробное исследование, в котором использовались методы in vitro и in vivo для всесторонней характеристики сети генов, регулирующих синтез вторичной клеточной стенки у Arabidopsis, также выявило, как на одну часть этой сети повлиял абиотический стресс (Taylor-Teeples et al. al., 2015). Авторы описали регуляторную сеть ксилемы и то, как изменения солености и железа могут вносить пертурбации, которые, в свою очередь, вызывают фенотипические изменения во вторичной клеточной стенке.

Имеется множество данных, полученных из предыдущих исследований абиотического стресса, которые подробно описывают глобальный ответ транскрипции генов, а в некоторых случаях — оценку изменений фенотипов клеточной стенки в качестве ответа. Подобные наборы данных доступны для биотических стрессов, применяемых к различным видам и тканям.Из рассмотренных выше генетических исследований очевидно, что схожие члены семейства генов (например, семейства модификаторов XET / XTH, экспансина и пектина) часто участвуют в ответе на различные стрессы. Однако сложность, присущая стенке, и большое количество генов, участвующих в ее синтезе и модификации, означает, что многие детали остаются неясными в отношении генетической и биохимической основы реакции клеточной стенки на стресс. Несмотря на очевидные трудности, связанные с сравнением экспериментов между разными видами, стрессами и тканями, в заключительном разделе этого обзора мы пересмотрели общедоступные наборы данных транскриптомов, чтобы выделить общие сходства между различными типами стресса и рассмотреть, можно ли уделять больше внимания предполагаемой клеточной стенке. -связанные гены, на которые ранее не обращали внимания.

Общедоступные наборы данных демонстрируют реакцию на уровне сложных транскриптомов на абиотический и биотический стресс

В предыдущих разделах этого обзора обобщены исследования, проведенные по различным аспектам укрепления и модификации клеточной стенки во время инфекции патогенами и абиотического стресса. Укрепление клеточной стенки в виде сосочков — довольно распространенный механизм, определяющий исход инфекции. Однако, учитывая разнообразие биотических стрессов, которым может подвергаться растение, любые общие черты в формировании сосочков, вероятно, будут сопровождаться рядом различных защитных реакций, связанных с клеточной стенкой.То же самое можно ожидать от различных абиотических стрессов, таких как экстремальная температура, соленость и наводнения. Что касается совпадения биотических и абиотических стрессов, недавнее исследование Arabidopsis показало, что около 25% транскриптов, связанных с клеточной стенкой, которые реагировали на грибковую инфекцию, травоядность или засуху, показали одинаковый ответ при каждом лечении (Coolen et al. , 2016). Хотя в настоящее время невозможно выполнить подробный обзор всех изменений клеточной стенки, вызванных ответом на ряд различных биотических и абиотических стрессов, можно выполнить метаанализ, используя общедоступные данные об экспрессии транскриптов растений-патогенов и растений. взаимодействие растений со стрессом, чтобы выявить перекрытия в ответах механизмов клеточной стенки.

Данные по экспрессии генов

доступны из базы данных экспрессии растений (PLEXdb; Dash et al., 2012), включая множество наборов данных микроматриц арабидопсиса и ячменя, в которых подробно описаны изменения в содержании транскриптов после воздействия различных абиотических или биотических стрессов (таблица 2). Дополнительным широко используемым ресурсом является База данных активных углеводов (CAZy) (Lombard et al., 2014), в которой описаны семейства структурно связанных ферментов, которые гидролизуют, модифицируют или создают гликозидные связи.Используя эту информацию, были отобраны предполагаемые генов CAZy Arabidopsis , присутствующие в массиве геномов Affymetrix 22K ATh2. Домены семейства белков (Pfam), связанные с аннотациями базы данных CAZy, были использованы для идентификации генов, связанных с углеводами ячменя, присутствующих в 22K Barley1 GeneChip. Нормализованные уровни транскриптов для каждого связанного с углеводами гена из Arabidopsis и ячменя сравнивали после каждого стресса (относительно необработанного контроля) в каждом эксперименте и представляли в виде логарифмической (2) -кратной индукции.Как и следовало ожидать из предыдущих разделов этого обзора, многие гены клеточной стенки демонстрировали выраженную реакцию на различные стрессы.

Чтобы проверить, могут ли эти ответы быть более консервативными на уровне семейства генов CAZy, была рассчитана и проанализирована средняя кратность индукции, наблюдаемая для всех членов семьи, с использованием TIGR Multiexperiment Viewer (MeV). Иерархическая кластеризация использовалась для организации семейств генов в соответствии с сходством в паттерне экспрессии генов (рисунки 1A, B) (Eisen et al. , 1998). Фигуры 1A, B ясно демонстрируют, что большинство семейств генов CAZy активируются в ответ на абиотический или биотический стресс у Arabidopsis и ячменя . Хотя не все семейства CAZy содержат членов, которые действуют на один и тот же субстрат, и вероятность того, что все специализированные члены семьи будут реагировать одинаково, мала, этот подход был нацелен на обеспечение простых средств определения ключевых видов активности, связанных с углеводами, которые являются общими для всех. разные стрессы. Подобное поведение хорошо охарактеризованных и плохо охарактеризованных семейств CAZy может дать полезную информацию о новых связанных со стрессом клеточных стенках и изменениях, связанных с углеводами.Для выявления тенденций, сохраняющихся в ответ на стрессы между Arabidopsis и ячменем, индукция кратности для каждого семейства генов была усреднена для всех абиотических и всех биотических стрессов и представлена ​​на рисунке 1C. Сравнительные ответы этих семейств генов на абиотический и биотический стресс показаны на рисунке 2 у обоих видов.

Рис. 1. Анализ транскриптов, связанных с клеточной стенкой, после абиотических и биотических стрессов у Arabidopsis (A) и ячменя (B) .Обилие транскриптов было определено посредством метаанализа наборов данных микрочипов, собранных из базы данных экспрессии растений (PLEXdb; Dash et al., 2012), с использованием экспериментов, перечисленных в таблице 2. Значения показывают среднюю логарифмическую (2) -кратную индукцию для представителей каждого вида. Семейство генов CAZy присутствует в геномном массиве 22K ATh2 Arabidopsis Affymetrix и геночипе 22K Barley1. Иерархическая кластеризация была выполнена на основе коэффициентов корреляции Пирсона для каждого набора данных и семейства CAZy. Тенденции, сохраняющиеся в ответ на стрессы между Arabidopsis и ячменем, наблюдаются в (C) , который показывает среднюю кратность индукции для каждого семейства генов для всех абиотических и всех биотических стрессов у Arabidopsis и ячменя.Звездочки указывают семейства генов, экспрессия которых повышается под действием абиотических и биотических стрессов у Arabidopsis и ячменя.

Рисунок 2. Графическое представление средней логарифмической (2) -кратной индукции для каждого семейства генов (представлено на рисунке 1C), которое показывает средний абиотический (ось x ) и средний биотический (ось y ) стрессовый ответ в Арабидопсис (А) и ячмень (В) . Семейства CAZy, которые активируются в ответ на абиотические стрессы, но не биотические стрессы, окрашены в красный цвет, семейства CAZy, которые активируются в ответ на биотические стрессы, но не абиотические стрессы, окрашены в желтый цвет, а семейства CAZy, которые активируются в ответ как на абиотические, так и на абиотические стрессы. биотические стрессы окрашены в оранжевый цвет.

Были рассмотрены два различных метода кластеризации. Внутри каждого вида семейства генов можно сгруппировать на основе корреляции их профиля транскриптов в каждом эксперименте. Во-вторых, наборы экспериментальных данных также могут быть сгруппированы на основе корреляции профилей транскриптов семейства генов. Интересно отметить, что абиотические стрессы обычно образуют кластер вместе, как и биотические стрессы, даже несмотря на то, что существует огромная разница в типах стресса в каждом кластере (Рисунки 1A, B).Догму о том, что стандартный ответ защиты клеточной стенки в первую очередь обусловлен каллозой и -подобными глюкансинтазе генами семейства GT48 CAZy, трудно поддержать, учитывая большое количество семейств генов, которые, по-видимому, активируются при большинстве стрессов. Несмотря на то, что отдельные гены, индуцированные в каждом эксперименте, различаются, кластеризация семейств CAZy в экспериментах предполагает, что существует сходный защитный ответ, установленный независимо от точного типа стресса.Мы можем видеть примеры биотрофных грибов, вызывающих аналогичные реакции на некротрофные грибы, стресс засухи, вызывающий аналогичные реакции на холодовой стресс, и даже примеры нематод в корнях в разных тканях по сравнению с листьями, зараженными белокрылкой.

Идентификация связанных с углеводами семей, которые реагируют на биотический и абиотический стресс, основанная на знаниях

Кластеризация ответа семейств CAZy выявляет активности, которые, по-видимому, обычно активируются в большинстве экспериментов, и, следовательно, клеточная стенка или углеводные компоненты могут изменяться аналогичным образом во время взаимодействия. На рисунке 1С показана средняя кратность индукции для каждого семейства генов CAZy для всех абиотических стрессов Arabidopsis, биотических стрессов Arabidopsis, абиотических стрессов ячменя и биотических стрессов ячменя. Существуют примеры семейств CAZy, которые, по-видимому, активируются (в среднем) только у Arabidopsis, включая арабиногалактановые белки (AGP), экспансины, фасциклиноподобные арабиногалактановые белки (FLA), пектинлиазу (PL1), пектин ацетилэстеразу (CE13). , гликозилгидролазы (GH9, GH85) и ряд гликозилтрансфераз (GT4, GT20, GT21, GT47 и GT64).Число семейств CAZy, которое в среднем выше у ячменя, включает ксиланацетилэстеразу (CE6) и гликозилтрансферазу (GT14). Учитывая различия между клеточными стенками ячменя и арабидопсиса, причем стенки ячменя содержат больше арабиноксилана и (1,3: 1,4) -β-глюкана, а стенки арабидопсиса содержат больше пектина и ксилоглюкана (Burton et al., 2010), это не так. неожиданно увидеть большее количество ферментов, модифицирующих пектин, в наборе данных Arabidopsis.

Двенадцать семейств генов CAZy активируются (в среднем) при абиотических и биотических стрессах у Arabidopsis и ячменя.К ним относятся ферменты, расщепляющие и модифицирующие полисахариды, такие как пектинметилэстераза (CE8), углеводная эстераза (CE10) и гликозилгидролазы (Gh2, Gh27, Gh28 и Gh29), которые нацелены на ряд полисахаридов и олигосахаридов, содержащих 1,3-β-глюкан. и хитин. Некоторые из этих семейств CAZy уже вовлечены в стрессовые реакции как белки, связанные с патогенезом (PR). Гены Gh27 были классифицированы как 1,3-β-глюканы, разрушающие PR-2 белки (Leubner-Metzger and Meins, 1999), тогда как Gh28 и Gh29 представляют пять из 17 семейств растительных PR-белков (Minic, 2008).Члены семейства Gh2 участвуют в активации защитных соединений посредством удаления β-глюкозида (Poulton, 1990; Duroux et al., 1998). Пектинметилэстеразы изменяют статус этерификации пектина в стенке, влияя на восприимчивость барьера клеточной стенки к CWDE грибков и бактерий (Collmer and Keen, 1986). Деэтерификация пектина также влияет на пористость плазмодесм, которая может изменять распространение сигнальных молекул во время защитного ответа (Chen et al., 2000).

Роль семейств CAZy-гликозилтрансфераз во время защитной реакции менее изучена, чем гидролитических ферментов. Примечательно, что существует пять семейств CAZy GT, которые в среднем активируются при абиотических и биотических стрессах у Arabidopsis и ячменя, включая GT1, GT8, GT61, GT75 и GT92. Семейство GT1 включает большое количество генов с широким спектром предполагаемых функций, включая активность UDP-глюкуронозилтрансферазы. Путем передачи сахаров широкому кругу вторичных метаболитов UGT повышают стабильность и растворимость агликонов и, следовательно, изменяют их биологическую активность и эффективность в качестве регуляторов защитного ответа (Lim and Bowles, 2004; Langlois-Meurinne et al., 2005). Семейство GT8 катализирует перенос различных сахаров (Glc, Gal, GlcNAC, GalA) на липоолигосахаридные, белковые, инозитоловые, олигосахаридные или полисахаридные акцепторы с использованием нуклеотидных сахарных субстратов (Yin et al. , 2011). Члены этого семейства участвуют в нескольких различных функциях, включая синтез пектинов и ксилана, а также семейство олигосахаридов рафинозы, которые играют роль в реакции на стресс (Kim et al., 2008). На сегодняшний день не сообщается об участии семейств GT61, GT75 и GT92 в ответных мерах защиты растений.Члены семейства GT61 обладают охарактеризованными функциями по переносу замен арабинозы и ксилозы на 1,4-β-ксилановый остов (Anders et al., 2012). Члены GT75 аннотированы как мутазы UDP-Ara (UAM), участвующие в превращении UDP-арабинопиранозы в UDP-арабинофуранозу, которая необходима для создания субстрата UDP-Ara f для арабиноксилана, арабиногалактанового белка и пектинового полисахарида. биосинтез (Hsieh et al., 2015). С недавним обнаружением арабиноксилана в сосочках, продуцируемых ячменем, в ответ на попытку проникновения Blumeria graminis f.sp. hordei (Chowdhury et al., 2014), есть соблазн предположить, что члены семейств GT61 и GT75 широко участвуют в защитных реакциях. Члены семейства GT92 играют роль в синтезе 1,4-β-галактана (Liwanag et al., 2012), которого относительно много в растянутой древесине, которая образуется в ответ на механическое напряжение (Andersson-Gunnerås et al., 2006) . Таким образом, хотя этот обширный мета-анализ семейств CAZy во время абиотического и биотического стресса не принимает во внимание различия в активности отдельных членов семьи, количестве копий семейства генов или тканеспецифических паттернах экспрессии, он идентифицирует набор семейств CAZy, которые являются хорошо охарактеризован с точки зрения реакции на стресс (например,g., Gh27, Gh28), а также менее хорошо охарактеризованные (GT61, GT75).

Оказывают ли члены этих семейств CAZy специфические или сходные эффекты на мишени клеточной стенки, можно определить, охарактеризовав функцию лежащих в основе генов. Например, повышенная экспрессия семейств GT8 и GT61 подчеркивает потенциальную роль синтеза пектина и ксилана в ответной реакции растений на стресс у обоих видов. Однако эти семейства содержат членов, которые участвуют во многих различных процессах, и важно более подробно оценить экспрессию и функцию каждого гена.На рис. 3 показаны уровни экспрессии каждого гена из семейства генов GT8 Arabidopsis (рис. 3A) и ячменя (рис. 3B). Большинство генов Arabidopsis GT8 активируются в ответ по крайней мере на один стресс, но, по-видимому, есть подгруппы, которые реагируют на определенные стрессы. Напротив, семейство GT8 ячменя разделено на две группы: одна содержит гены, которые не изменяются или не регулируются в ответ на стресс, а другая содержит гены, которые активируются большинством стрессов.Сравнение чувствительных к стрессу генов GT8 ячменя с охарактеризованными членами семейства GT8 из Arabidopsis (рис. 3C) предполагает, что общие стресс-чувствительные гены ячменя не ограничиваются кладами с одной предполагаемой функцией, а распределены между галактинолсинтазой (GolS), ксиланом. активность глюкуронозилтрансферазы (GUX) и галактуронозилтрансферазы (GAUT и GATL). На рис. 4 показаны уровни экспрессии каждого гена из семейства генов GT61 Arabidopsis (рис. 4A) и семейства генов GT61 ячменя (рис. 4B).Не существует четкой кластеризации генов, чувствительных к стрессу и нечувствительных к стрессу, как это наблюдается для семейства GT8, при этом гены GT61 активируются при ряде различных стрессов как для Arabidopsis, так и для ячменя. Сравнение генов GT61, чувствительных к стрессу ячменя и Arabidopsis, с другими членами семейства GT61, которые были функционально охарактеризованы (рис. 4C), показывает, что гены, чувствительные к стрессу, не ограничиваются кладами с единственной предполагаемой функцией, т. Е. Β- (1,2) — активности ксилозилтрансферазы (XylT), ксиланксилозилтрансферазы (XXT) и ксиланарабинофуранозилтрансферазы (XAT).Это еще раз подчеркивает необходимость дальнейшей характеристики генов, связанных с клеточной стенкой, в ответах на стресс. Консервативные изменения в экспрессии гена CAZy у разных видов могут указывать на то, что родственные гены задействованы для воздействия на аналогичные субстраты во время стрессовых реакций. Альтернативно, гены из одного и того же семейства могут быть задействованы для модификации различных субстратов, но аналогичным образом.

Рис. 3. Анализ членов семейства GT8 после абиотических и биотических стрессов у Arabidopsis (A) и ячменя (B) .Обилие транскриптов было определено посредством метаанализа наборов данных микрочипов, собранных из базы данных экспрессии растений (PLEXdb; Dash et al., 2012), с использованием экспериментов, перечисленных в таблице 2. Значения показывают среднюю логарифмическую (2) -кратную индукцию для представителей каждого вида. Семейство генов CAZy присутствует в геномном массиве 22K ATh2 Arabidopsis Affymetrix и геночипе 22K Barley1. Иерархическая кластеризация была выполнена на основе коэффициентов корреляции Пирсона для каждого набора данных и семейства CAZy. (C) Филогенетическое дерево членов семейства GT8 из Arabidopsis и ячменя с предполагаемыми функциями, назначенными для каждой клады.Красными точками выделены гены ячменя, которые активируются в ответ на стресс (B) .

Рис. 4. Анализ членов семейства GT61 после абиотических и биотических стрессов у Arabidopsis (A) и ячменя (B) . Обилие транскриптов было определено посредством метаанализа наборов данных микрочипов, собранных из базы данных экспрессии растений (PLEXdb; Dash et al., 2012), с использованием экспериментов, перечисленных в таблице 2. Значения показывают среднюю логарифмическую (2) -кратную индукцию для представителей каждого вида. Семейство генов CAZy присутствует в геномном массиве 22K ATh2 Arabidopsis Affymetrix и геночипе 22K Barley1.Иерархическая кластеризация была выполнена на основе коэффициентов корреляции Пирсона для каждого набора данных и семейства CAZy. (C) Филогенетическое дерево членов семейства GT61 из Arabidopsis, ячменя и риса с предполагаемыми функциями, назначенными для каждой клады.

Перспективы и резюме

В основе этого обзора лежало рассмотрение активности, связанной с клеточной стенкой и полисахаридами, которая влияет на биотические и абиотические стрессовые реакции, и выделение тех из них, которые могут выполнять общую функцию, способствуя ремоделированию клеточной стенки, как прямой ответ на абиотический стресс или атаку патогенов. .Генетические и трансгенные данные свидетельствуют о том, что изменение специфической активности клеточной стенки оказывает выраженное влияние на устойчивость к стрессу. В нескольких случаях похожие семейства генов, по-видимому, модулируют эффект различных биотических и абиотических стрессов внутри и между разными видами, подразумевая, что общие механизмы, возможно, были задействованы для воздействия на, казалось бы, несопоставимые типы стресса. Это подтверждается более широким анализом полнотранскриптома, который указывает на сходные ответы отдельных генов, связанных с клеточной стенкой, и даже семейств CAZy на различные абиотические и биотические стрессы.Приводят ли эти перекрытия в экспрессии генов к аналогичным изменениям в структуре клеточной стенки в большинстве случаев, еще предстоит подтвердить, особенно в случае пектинов и ксиланов, которые демонстрируют явные различия в численности между моделями однодольных и двудольных. В самом деле, функции многих генов, связанных с клеточной стенкой, еще не описаны во время нормального роста и развития, не говоря уже о стрессовых ответах. Это подчеркивает необходимость дальнейшего распространения технологий редактирования генома на целые семейства CAZy и разработки высокопроизводительных методологий химического анализа клеточных стенок, которые могут быть нацелены на отдельные типы клеток.

Взносы авторов

KH, AL, MT, NS и JC разработали этот обзор, составили и отредактировали рукопись, утвердили окончательную версию перед публикацией и соглашаются нести ответственность за все аспекты работы, обеспечивая, чтобы вопросы, связанные с точностью или целостностью любая часть работы должным образом исследуется и решается.

Финансирование

KH выражает признательность за финансирование из исследовательской программы правительства Шотландии. AL, NS и JC были поддержаны грантами Австралийского исследовательского совета.MT была поддержана стипендией ARC Future Fellowship.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Абебе Т., Мелмайи К., Берг В. и Уайз Р. П. (2010). Реакция на засуху в колосьях ячменя: экспрессия генов в лемме, палеа, ости и семенах. Funct. Интегр. Геномика 10, 191–205.DOI: 10.1007 / s10142-009-0149-4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Адитья, Дж., Льюис, Дж., Ширли, Н. Дж., Тан, Х. Т., Хендерсон, М., Финчер, Г. Б. и др. (2015). Динамика заражения цистными нематодами злаков различается между восприимчивыми и устойчивыми сортами ячменя и приводит к изменениям в уровнях (1, 3; 1, 4) -β-глюкана и обилия транскриптов гена HvCslF. Новый Фитол . 207, 135–147. DOI: 10.1111 / Nph.13349

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Аист, Дж.Р., и Израиль, Х. У. (1977). Формирование сосочков: время и значение при проникновении Erysiphe graminis hordei в колеоптили ячменя. Фитопатология 67, 455–461. DOI: 10.1094 / Phyto-67-455

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Альберсхайм, П. , Дарвилл, А., Робертс, К., Седерофф, Р., и Стэхелин, А. (2011). Клеточные стенки и взаимодействия растений и микробов: Garland Science . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Тейлор и Фрэнсис.

Ан, С. Х., Сон, К.Х., Чой, Х. В., Хван, И. С., Ли, С. К., и Хван, Б. К. (2008). Белок-ингибитор пектинметилэстеразы перца CaPMEI1 необходим для противогрибковой активности, устойчивости к основным болезням и устойчивости к абиотическому стрессу. Planta 228, 61–78. DOI: 10.1007 / s00425-008-0719-z

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Андерс, Н., Уилкинсон, М. Д., Лавгроув, А., Фриман, Дж., Трифона, Т., Пелльни, Т. К. и др. (2012). Гликозилтрансферазы семейства 61 опосредуют перенос арабинофуранозила на ксилан в травах. Proc. Natl. Акад. Sci. США 109, 989–993. DOI: 10.1073 / pnas.1115858109

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Андерссон-Гуннерос С., Меллерович Э. Дж., Лав Дж., Сегерман Б., Омия Ю. , Коутиньо П. М. и др. (2006). Биосинтез обогащенной целлюлозой натяжной древесины в Populus: глобальный анализ транскриптов и метаболитов определяет биохимические регуляторы и регуляторы развития во вторичном биосинтезе стенки. Plant J. 45, 144–165.DOI: 10.1111 / j.1365-313X.2005.02584.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Аткинсон, Н. Дж., Лилли, К. Дж., И Урвин, П. Э. (2013). Идентификация генов, участвующих в реакции арабидопсиса на одновременный биотический и абиотический стрессы. Plant Physiol. 162, 2028–2041. DOI: 10.1104 / стр.113.222372

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беллинкампи Д., Червоне Ф. и Лионетти В. (2014). Динамика стенок растительных клеток и связанная со стенками восприимчивость во взаимодействиях растение-патоген. Фронт. Plant Sci. 5: 228. DOI: 10.3389 / fpls.2014.00228

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бхаттарай К. К., Атамиан Х.С., Калошян И. и Эулгем Т. (2010). Факторы транскрипции типа WRKY72 способствуют базальному иммунитету у томатов и арабидопсиса, а также устойчивости генов к генам, опосредованной R-геном Mi-1 томатов. Plant J. 63, 229–240. DOI: 10.1111 / j.1365-313X.2010.04232.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бхуйян, Н.Х., Сельварадж, Г., Вэй, Ю., и Кинг, Дж. (2009). Профилирование экспрессии генов и сайленсинг показывают, что биосинтез монолигнолов играет решающую роль в защите пшеницы от проникновения мучнистой росы. J. Exp. Бот. 60, 509–521. DOI: 10.1093 / jxb / ern290

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бодд, Дж., Чо, С., Крюгер, В. М., и Мюльбауэр, Г. Дж. (2006). Транскриптомный анализ взаимодействия ячменя и Fusarium graminearum. Мол.Взаимодействие с растительными микробами. 19, 407–417. DOI: 10.1094 / MPMI-19-0407

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боллер Т. и Феликс Г. (2009). Возрождение элиситоров: восприятие связанных с микробами молекулярных паттернов и сигналов опасности рецепторами распознавания образов. Annu. Rev. Plant Biol. 379–406. DOI: 10.1146 / annurev.arplant.57.032905.105346

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бертон, Р.А., Гидли, М. Дж., И Финчер, Г. Б. (2010). Неоднородность химического состава, структуры и функций клеточных стенок растений. Нат. Chem. Биол. 6, 724–732. DOI: 10.1038 / nchembio.439

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бертон, Р. А., Уилсон, С. М., Хрмова, М., Харви, А. Дж., Ширли, Н. Дж., Медхерст, А., и др. (2006). Целлюлозосинтазоподобные гены CslF опосредуют синтез (1, 3; 1, 4) -β-D-глюканов клеточной стенки. Наука 311, 1940–1942.DOI: 10.1126 / science.1122975

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кал, А. Дж., Лю, Д., Маулеон, Р., Син, Ю. И. К., и Серрадж, Р. (2013). Транскриптомное профилирование зоны удлинения листа при засухе у контрастных сортов риса. PLoS ONE 8: e54537. DOI: 10.1371 / journal.pone.0054537

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каньо-Дельгадо, А., Пенфилд, С., Смит, К., Кэтли, М., и Беван, М. (2003).Снижение синтеза целлюлозы вызывает лигнификацию и защитные реакции у Arabidopsis thaliana . Plant J. 34, 351–362. DOI: 10.1046 / j.1365-313X.2003.01729.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, М. Х., Шэн, Дж., Хинд, Г., Ханда, А. К., и Цитовски, В. (2000). Взаимодействие между белком движения вируса табачной мозаики и пектинметилэстеразой клетки-хозяина необходимо для перемещения вируса от клетки к клетке. EMBO J. 19, 913–920. DOI: 10.1093 / emboj / 19.5.913

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chen, Z., Hong, X., Zhang, H., Wang, Y., Li, X., Zhu, J. K., et al. (2005). Нарушение гена целлюлозосинтазы, AtCesA8 / IRX1, повышает устойчивость арабидопсиса к засухе и осмотическому стрессу. Plant J. 43, 273–283. DOI: 10.1111 / j.1365-313X.2005.02452.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чо, С.К., Ким, Дж.Э., Парк, Дж. А., Эом, Т. Дж., И Ким, В. Т. (2006). Конститутивная экспрессия индуцируемого абиотическим стрессом острого перца CaXTh4 , который кодирует гомолог ксилоглюкановой эндотрансглюкозилазы / гидролазы, улучшает засуху и солеустойчивость трансгенных растений Arabidopsis. FEBS Lett. 580, 3136–3144. DOI: 10.1016 / j.febslet.2006.04.062

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чой, Дж. Й., Со, Ю. С., Ким, С. Дж., Ким, В. Т., и Шин, Дж. С. (2011).Конститутивная экспрессия CaXTh4, эндотрансглюкозилазы / гидролазы ксилоглюкана острого перца, повышала устойчивость растений томата к стрессам от соли и засухи без фенотипических дефектов ( Solanum lycopersicum cv. Dotaerang). Rep. Растительных клеток 30, 867–877. DOI: 10.1007 / s00299-010-0989-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чоудхури, Дж., Хендерсон, М., Швейцер, П., Бертон, Р. А., Финчер, Г. Б., и Литтл, А. (2014). Дифференциальное накопление каллозы, арабиноксилана и целлюлозы в непроникших сосочках по сравнению с проникающими на листьях ячменя, инфицированных Blumeria graminis f.sp. hordei. Новый Фитол. 204, 650–660. DOI: 10.1111 / Nph.12974

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коулбрук, Э. Х., Крейссен, Г., МакГранн, Г. Р. Д., Дреос, Р., Лэмб, К., и Бойд, Л. А. (2012). Приобретенная устойчивость широкого спектра действия у ячменя, индуцированная патосистемой Pseudomonas, имеет общие транскрипционные компоненты с системной приобретенной устойчивостью Arabidopsis. Мол. Взаимодействие с растительными микробами. 25, 658–667. DOI: 10.1094 / MPMI-09-11-0246

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коллмер, Н. и Кин Т. (1986). Роль пектиновых ферментов в патогенезе растений. Annu. Rev. Phytopathol. 24, 383–409. DOI: 10.1146 / annurev.py.24.0

.002123

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коминелли, Э., Сала, Т., Кальви, Д., Гусмароли, Г., и Тонелли, К. (2008). Сверхэкспрессия гена AtMYB41 Arabidopsis изменяет рост клеток и проницаемость поверхности листа. Plant J. 53, 53–64. DOI: 10.1111 / j.1365-313X.2007.03310.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Coolen, S., Proietti, S., Hickman, R., Davila Olivas, N.H., Huang, P.-P., Van Verk, M.C., et al. (2016). Динамика транскриптома Arabidopsis при последовательных биотических и абиотических стрессах. Plant J. 86, 249–267. DOI: 10.1111 / tpj.13167

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Крейгон, Д. Дж., Джеймс, Н., Окайере, Дж., Хиггинс, Дж., Джотэм, Дж. И Мэй, С. (2004). NASCArrays: хранилище данных микрочипов, созданных службой транскриптомики NASC. Nucleic Acids Res. 32, D575 – D577. DOI: 10.1093 / nar / gkh233

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Си, С., Коллинз, Х. М., Беттс, Н. С., Марч, Т. Дж., Януш, А., Стюарт, Д. К. и др. (2016). Поглощение воды в зерне ячменя: физиология; генетика и промышленное применение. Завод Sci . 242, 260–269. DOI: 10.1016 / j.plantsci.2015.08.009

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Катлер, Дж. М., Шахан, К. В., и Степонкус, П.Л. (1980). Влияние дефицита воды и осмотического регулирования на удлинение листьев риса. Crop Sci. 20, 314–318. DOI: 10.2135 / cropci1980.0011183X002000030006x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дэш, С., Ван Хемерт, Дж., Хонг, Л., Уайз, Р. П., и Дикерсон, Дж. А. (2012). PLEXdb: ресурсы экспрессии генов для растений и патогенов растений. Nucleic Acids Res. 40, D1194 – D1201. DOI: 10.1093 / nar / gkr938

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дэвис, Л. Дж. И Урвин П. Э. (2012). Клеточные стенки синцитий, образованные Heterodera schachtii в Arabidopsis thaliana , богаты метилэтерифицированным пектином. Завод Сигнал. Behav. 7, 1404–1406. DOI: 10.4161 / psb.21925

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Де Вос, М., Ван Остен, В. Р., Ван Поеке, Р. М., Ван Пелт, Дж. А., Посо, М. Дж., Мюллер, М. Дж. И др. (2005). Сигнальная сигнатура и изменения транскриптома Arabidopsis во время атаки патогенов и насекомых. Мол. Взаимодействие с растительными микробами. 18, 923–937. DOI: 10.1094 / MPMI-18-0923

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дельгадо-Сересо, М., Санчес-Родригес, К., Эскудеро, В., Мидес, Э., Фернандес, П. В., Жорда, Л. и др. (2012). Гетеротримерный G-белок арабидопсиса регулирует защиту клеточной стенки и устойчивость к некротрофным грибам. Мол. Растение. 5, 98–114. DOI: 10.1093 / mp / ssr082

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Делп, Г. , Градин, Т., Оман, И., и Йонссон, Л.М. (2009). Микроматричный анализ взаимодействия между тлей Rhopalosiphum padi и растениями-хозяевами выявил как различия, так и сходство между чувствительными и частично устойчивыми линиями ячменя. Мол. Genet. Геномика 281, 233–248. DOI: 10.1007 / s00438-008-0409-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Denancé, N., Ranocha, P., Oria, N., Barlet, X., Rivière, M. P., Yadeta, K. A., et al.(2013). Arabidopsis wat1 ( стенок тонкие1 ) -опосредованная устойчивость к бактериальному сосудистому патогену, Ralstonia solanacearum , сопровождается перекрестной регуляцией метаболизма салициловой кислоты и триптофана. Plant J. 73, 225–239. DOI: 10.1111 / tpj.12027

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Deubert, K.H., and Rohde, R.A. (1971). «Ферменты нематод», в Нематоды, паразитирующие на растении: цитогенетика, взаимодействия паразитов и хозяев, и физиология , Vol. 2, ред. Б. М. Цукерман, В. Ф. Май и Р. А. Роде (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Academic Press), 73–90.

Google Scholar

Duroux, L., Delmotte, F. M., Lancelin, J.-M., Keravis, G., and Jay-Alleand, C. (1998). Понимание метаболизма нафтохинона: катализируемый β-глюкозидазой гидролиз β-D-глюкопиранозида гидроджуглона. Biochem. J. 333, 275–283. DOI: 10.1042 / bj3330275

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эйзен, М. Б., Спеллман, П.Т., Браун П. О. и Ботштейн Д. (1998). Кластерный анализ и отображение паттернов экспрессии в масштабе всего генома. Proc. Natl. Акад. Sci. США 95, 14863–14868. DOI: 10.1073 / pnas.95.25.14863

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эллингер Д., Науманн М., Фальтер К., Цвиковикс К., Джамроу Т., Маниссери К. и др. (2013). Повышенное раннее отложение каллозы приводит к полной устойчивости Arabidopsis к проникновению мучнистой росы. Plant Physiol. 161, 1433–1444. DOI: 10.1104 / стр.112.211011

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эллис К. и Тернер Дж. Г. (2001). Мутант Arabidopsis cev1 имеет постоянно активные сигнальные пути жасмоната и этилена и повышенную устойчивость к патогенам. Растительная клетка 13, 1025–1033. DOI: 10.1105 / tpc.13.5.1025

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фан, Л., Линкер, Р., Гепштейн, С., Танимото, Э., Ямамото, Р., Нойманн, П. М. (2006). Прогрессивное подавление из-за дефицита воды растяжимости и роста клеточной стенки вдоль зоны удлинения корней кукурузы связано с повышенным метаболизмом лигнина и прогрессирующим накоплением фенольных соединений в стенках стенки. Plant Physiol. 140, 603–612. DOI: 10.1104 / стр.105.073130

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Феррари, С., Саватин, Д. В., Сицилия, Ф., Граменья, Г., Червоне, Ф., и Де Лоренцо, Г.(2013). Олигогалактурониды: молекулярные структуры, связанные с повреждением растений, и регуляторы роста и развития. Фронт. Plant Sci. 4:49. DOI: 10.3389 / fpls.2013.00049

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фрай, С. К., Смит, Р. К., Ренвик, К. Ф., Мартин, Д. Дж., Ходж, С. К., и Мэтьюз, К. Дж. (1992). Ксилоглюкан-эндотрансгликозилаза, новый растительный фермент, разрушающий стенки. Biochem. J. 282, 821–828. DOI: 10.1042 / bj2820821

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гехан, М.А., Гринхэм, К., Моклер, Т. К., и МакКланг, К. Р. (2015). Транскрипционные сети — посевы, часы и абиотический стресс. Curr. Opin. Завод Биол . 24, 39–46. DOI: 10.1016 / j.pbi.2015.01.004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гонсалес-Перес, С., Гутьеррес, Дж., Гарсия-Гарсия, Ф., Осуна, Д., Допасо, Дж., Лоренцо,., Et al. (2011). Ранние ответы транскрипционной защиты в суспензионной культуре клеток Arabidopsis в условиях высокой освещенности. Plant Physiol. 156, 1439–1456. DOI: 10.1104 / стр.111.177766

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Харб А., Кришнан А., Амбаварам М. М. и Перейра А. (2010). Молекулярный и физиологический анализ стресса засухи у Arabidopsis показывает ранние реакции, приводящие к акклиматизации в росте растений. Plant Physiol. 154, 1254–1271. DOI: 10.1104 / стр.110.161752

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эрнандес-Бланко, C., Фен, Д. X., Ху, Дж., Санчес-Валле, А., Десландес, Л., Льоренте, Ф. и др. (2007). Нарушение целлюлозосинтаз, необходимых для формирования вторичной клеточной стенки Arabidopsis, повышает устойчивость к болезням. Растительная клетка 19, 890–903. DOI: 10.1105 / tpc.106.048058

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хофманн, Дж., Юссеф-Банора, М., де Алмейда-Энглер, Дж. И Грундлер, Ф. М. (2010). Роль отложения каллозы вдоль плазмодесм в местах питания нематод. Мол. Взаимодействие с растительными микробами. 23, 549–557. DOI: 10.1094 / MPMI-23-5-0549

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хок, С., Аттард, А., Келлер, Х. (2010). Получение максимальной отдачи от хозяина: как патогены заставляют растения взаимодействовать при болезни. Мол. Взаимодействие с растительными микробами. 23, 1253–1259. DOI: 10.1094 / MPMI-04-10-0103

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Се, Ю.С., Чжан, К., Яп, К., Ширли, Н.J., Lahnstein, J., Nelson, C.J., et al. (2015). Генетика, профили транскрипции и каталитические свойства семейства udp-арабиноза мутазы из ячменя. Биохимия 55, 322–334. DOI: 10.1021 / acs.biochem.5b01055

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Иноуэ С., Аист Дж. Р. и Макко В. (1994). Более раннее образование сосочков и устойчивость к мучнистой росе ячменя, вызванная экстрактом, регулирующим сосочки. Physiol. Мол. Завод Патол. 44, 433–440. DOI: 10.1016 / S0885-5765 (05) 80099-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джейкобс, А. К., Липка, В., Бертон, Р.А., Панструга, Р., Стрижов, Н., Шульце-Леферт, П., и др. (2003). Каллозосинтаза Arabidopsis, GSL5 , необходима для образования раны и папиллярной каллозы. Растительная клетка. 15, 2503–2513. DOI: 10.1105 / tpc.016097

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дженсен, М.К., Хагедорн, П.Х., Торрес-Забала, Д., Грант, М. Р., Рунг, Дж. Х., Коллиндж, Д. Б. и др. (2008). Регуляция транскрипции с помощью фактора транскрипции NAC (NAM – ATAF1, 2 – CUC2) ослабляет передачу сигналов ABA для эффективной базовой защиты против Blumeria graminis f.sp. hordei у Arabidopsis. Plant J. 56, 867–880. DOI: 10.1111 / j.1365-313X.2008.03646.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кемпема, Л. А., Цуй, X., Хольцер, Ф. М., и Уоллинг, Л. Л.(2007). Изменения транскриптома Arabidopsis в ответ на питание нимф белокрылки серебристой листовой флоэмой. сходства и различия в ответах на тлю. Plant Physiol. 143, 849–865. DOI: 10.1104 / стр.106.0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, М. С., Чо, С. М., Кан, Э. Ю., Им, Ю. Дж., Хванбо, Х., Ким, Ю. К. и др. (2008). Галактинол является сигнальным компонентом индуцированной системной устойчивости, вызванной Pseudomonas chlororaph. представляет собой колонизацию корня O6. Мол. Взаимодействие с растительными микробами. 21, 1643–1653. DOI: 10.1094 / MPMI-21-12-1643

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кимпара, Т., Аохара, Т., Сога, К., Вакабаяси, К., Хосон, Т., Цумурая, Ю., и др. (2008). Активность β-1,3: 1, 4-глюкансинтазы в проростках риса под водой. Ann. Бот. 102, 221–226. DOI: 10.1093 / aob / mcn077

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Квон, Ю., Ким, С. Х., Юнг, М.С., Ким, М.С., О, Дж. Э., Джу, Х. У. и др. (2007). Arabidopsis hot2 кодирует эндохитиназоподобный белок, необходимый для устойчивости к воздействию тепла, соли и засухи. Плант Дж. 49, 184–193. DOI: 10.1111 / j.1365-313X.2006.02950.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Langlois-Meurinne, M., Gachon, C.MM, and Saindrenan, P. (2005). Чувствительная к патогену экспрессия генов гликозилтрансфераз UGT73B3 и UGT73B5 необходима для устойчивости к помидорам Pseudomonas syringae pv у Arabidopsis. Plant Physiol. 139, 1890–1901. DOI: 10.1104 / стр.105.067223

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ле Галл, Х., Филипп, Ф., Домон, Дж. М., Жилле, Ф., Пеллу, Дж., И Район, К. (2015). Метаболизм клеточной стенки в ответ на абиотический стресс. Растения 4, 112–166. DOI: 10.3390 / Plants4010112

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лейбнер-Мецгер, Г., Майнс, Ф. Дж. (1999). «Функции и регуляция растительных ß-1,3-глюканаз (PR-2)», в Pathogenesis-Related Proteins in Plants , eds S.Датта и С. Мутукришнан (Флорида, Флорида: CRC Press LLC Boca Raton), 49–76.

Google Scholar

Ли, Х., Янь, С., Чжао, Л., Тан, Дж., Чжан, К., Гао, Ф. и др. (2014). Связанная с ацетилированием гистонов повышающая регуляция генов, связанных с клеточной стенкой, участвует в индуцированном солевым стрессом набухании корней кукурузы. BMC Plant Biol. 14: 105. DOI: 10.1186 / 1471-2229-14-105

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лионетти, В., Червоне, Ф., и Беллинкампи, Д. (2012). Метилэтерификация пектина играет роль во взаимодействии растений с патогенами и влияет на устойчивость растений к болезням. J. Plant Physiol. 169, 1623–1630. DOI: 10.1016 / j.jplph.2012.05.006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю, Х., Ма, Й., Чен, Н. А., Го, С., Лю, Х., Го, X., и др. (2014). Сверхэкспрессия индуцируемой стрессом OsBURP16 , β-субъединицы полигалактуроназы 1, снижает содержание пектина и клеточную адгезию, а также увеличивает чувствительность к абиотическому стрессу у риса. Plant Cell Environ. 37, 1144–1158. DOI: 10.1111 / pce.12223

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ливанаг, А. Дж. М., Эберт, Б., Ферхертбругген, Ю., Ренни, Е. А., Раутенгартен, К., Оикава, А., и др. (2012). Биосинтез пектина: GALS1 в Arabidopsis thaliana представляет собой β-1,4-галактан-β-1,4-галактозилтрансферазу. Растительная клетка 24, 5024–5036. DOI: 10.1105 / tpc.112.106625

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ломбард, В., Голаконда Рамулу, Х., Друла, Э., Коутиньо, П. М., и Хенриссат, Б. (2014). База данных углеводно-активных ферментов (CAZy) в 2013 году. Nucleic Acids Res. 42, D490 – D495. DOI: 10.1093 / nar / gkt1178

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Manabe, Y., Nafisi, M., Verhertbruggen, Y., Orfila, C., Gille, S., Rautengarten, C., et al. (2011). Мутация потери функции ПОНИЖЕННАЯ АЦЕТИЛЯЦИЯ СТЕНКИ2 у Arabidopsis приводит к снижению ацетилирования клеточной стенки и повышению устойчивости к Botrytis cinerea . Plant Physiol. 155, 1068–1078. DOI: 10.1104 / стр.110.168989

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mangelsen, E., Kilian, J., Harter, K., Jansson, C., Wanke, D., and Sundberg, E. (2011). Транскриптомный анализ высокотемпературного стресса в развивающихся зерновках ячменя: ранние стрессовые реакции и влияние на биосинтез запасных соединений. Мол. Завод 4, 97–115. DOI: 10.1093 / mp / ssq058

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

МакГранн, Г.Р., Таунсенд, Б. Дж., Антонив, Дж. Ф., Ашер, М. Дж., И Мутаса-Геттгенс, Э. С. (2009). Ячмень вызывает аналогичный ранний базальный защитный ответ во время взаимодействий хозяина и нехозяина с корневыми паразитами Polymyxa. Eur. J. Plant Pathol. 123, 5–15. DOI: 10.1007 / s10658-008-9332-z

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миллет, Б. П., Сюн, Ю., Даль, С. К., Стеффенсон, Б. Дж., И Мюльбауэр, Г. Дж. (2009). Дикий ячмень накапливает различные наборы транскриптов в ответ на патогены разного трофического образа жизни. Physiol. Мол. Завод Патол . 74, 91–98. DOI: 10.1016 / j.pmpp.2009.09.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Moerschbacher, B., and Mendgen, K. (2012). «Структурный аспект защиты растений», в Механизмы устойчивости к болезням растений , ред. А. Дж. Слюсаренко, Р. С. С. Фрейзер и Л. К. ван Лун (Берлин: Springer Science & Business Media), 231–277.

Google Scholar

Мур, Дж. П., Викре-Жибуэн, М., Фарран, Дж. М., и Дриуич, А. (2008). Адаптация клеточных стенок высших растений к потере воды: засуха против высыхания. Physiol. Завод . 134, 237–245. DOI: 10.1111 / j.1399-3054.2008.01134.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mouille, G., Robin, S., Lecomte, M., Pagant, S., and Höfte, H. (2003). Классификация и идентификация мутантов клеточной стенки арабидопсиса с использованием инфракрасной микроскопии с преобразованием Фурье (FT-IR). Plant J. 35, 393–404.DOI: 10.1046 / j.1365-313X. 2003.01807.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нафиси М., Фимогнари Л. и Сакураги Ю. (2015). Взаимодействие между клеточной стенкой и фитогормонами при взаимодействии растений и некротрофных патогенов. Фитохимия 112, 63–71. DOI: 10.1016 / j.phytochem.2014.11.008

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нисимура, М. Т., Стейн, М., Хоу, Б. Х., Фогель, Дж. П., Эдвардс, Х.и Сомервилль С.С. (2003). Потеря каллозосинтазы приводит к устойчивости к болезням, зависящим от салициловой кислоты. Наука 301, 969–972. DOI: 10.1126 / science.1086716

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Оз, М. Т., Йилмаз, Р., Эйдоган, Ф., Де Грааф, Л., и Юсель, М. Октем, Х. А. (2009). Микроматричный анализ позднего ответа на токсичность бора в листьях ячменя ( Hordeum vulgare L.). Turk. J. Agric. За. 33, 191–202.DOI: 10.3906 / tar-0806-22

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Поли М. , Гилле С., Лю Л., Мансури Н., де Соуза А., Шультинк А. и др. (2013). Биосинтез гемицеллюлозы. Planta 238, 627–642. DOI: 10.1007 / s00425-013-1921-1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Pelloux, J., Rusterucci, C., and Mellerowicz, E.J. (2007). Новое понимание структуры и функции пектинметилэстеразы. Trends Plant Sci. 12, 267–277. DOI: 10.1016 / j.tplants.2007.04.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пураник С., Саху П. П., Шривастава П. С. и Прасад М. (2012). Белки NAC: регуляция и роль в толерантности к стрессу. Trends Plant Sci. 17, 369–381. DOI: 10.1016 / j.tplants.2012.02.004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рай, К. М., Баласубраманян, В. К., Велкер, К. М., Панг, М., Хии, М. М., и Менду, В.(2015). Всесторонний анализ генома и разработка веб-ресурсов по ферментам, разрушающим клеточную стенку фитопаразитарных нематод. BMC Plant Biol. 15: 187. DOI: 10.1186 / s12870-015-0576-4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ракшеги М., Лавгроув А., Балла К., Ланг Л., Бедо З., Вейш О. и др. (2014). Влияние стресса от жары и засухи на структуру и состав арабиноксилана и β-глюкана в зерне пшеницы. Carbohydrate Polym. 102, 557–565. DOI: 10.1016 / j.carbpol.2013.12.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Роуз, Дж. К., Браам, Дж., Фрай, С. К., и Нишитани, К. (2002). Семейство ферментов XTH, участвующих в эндотрансглюкозилировании и эндогидролизе ксилоглюкана: текущие перспективы и новая унифицированная номенклатура. Physiol растительных клеток. 43, 1421–1435. DOI: 10.1093 / pcp / pcf171

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сантос, А.П., Серра, Т., Фигейредо, Д. Д., Баррос, П., Лоуренсо, Т., Чандер, С. и др. (2011). Регуляция транскрипции абиотических стрессовых реакций у риса: комбинированное действие факторов транскрипции и эпигенетических механизмов. OMICS 15, 839–857. DOI: 10.1089 / omi.2011.0095

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Секи, М., Нарусака, М., Исида, Дж., Нанджо, Т., Фудзита, М., Ооно, Ю. и др. (2002). Мониторинг профилей экспрессии 7000 генов Arabidopsis в условиях стресса засухи, холода и высокой солености с использованием полноразмерной микроматрицы кДНК. Plant J. 31, 279–292. DOI: 10.1046 / j.1365-313X.2002.01359.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стоун Б. А., Кларк А. Э. (1992). Химия и биология (1 → 3) -β-D-глюканов . Мельбурн, Виктория: Издательство La Trobe University Press.

Google Scholar

Свенссон, Дж. Т., Кросатти, К., Камполи, К., Басси, Р., Станка, А. М., Клоуз, Т. Дж. И др. (2006). Транскриптомный анализ холодовой акклиматизации мутантов ячменя Albina и Xantha. Plant Physiol. 141, 257–270. DOI: 10.1104 / стр.105.072645

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Суонстон, Дж. С., Эллис, Р. П., Перес-Вендрелл, А., Вольтас, Дж., И Молина-Кано, Дж. Л. (1997). Модели развития зерна ячменя в Испании и Шотландии и их влияние на качество соложения. Cereal Chem. 74, 456–461. DOI: 10.1094 / CCHEM.1997.74.4.456

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Такета, С., Yuo, T., Tonooka, T., Tsumuraya, Y., Inagaki, Y., Haruyama, N., et al. (2012). Функциональная характеристика мутантов без бетаглюкана ячменя демонстрирует уникальную роль CslF6 в биосинтезе (1, 3; 1, 4) -β-D-глюкана. J. Exp. Бот. 63, 381–392. DOI: 10.1093 / jxb / err285

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тейлор-Типлс, М., Лин, Л., де Лукас, М., Турко, Г., Тоал, Т. В., Годинье, А., и др. (2015). Регуляторная сеть генов Arabidopsis для синтеза вторичной клеточной стенки. Природа 517, 571–575. DOI: 10.1038 / природа14099

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Такер М. Р., Колтунов А. М. (2014). Мониторы движения на периферии клеток: роль клеточных стенок во время ранней дифференцировки женских репродуктивных клеток у растений. Curr. Opin. Plant Biol. 17, 137–145. DOI: 10.1016 / j.pbi.2013.11.015

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тернер, С. Р., Сомервилл, К.Р. (1997). Фенотип коллапсированной ксилемы Arabidopsis идентифицирует мутанты, дефицитные по отложению целлюлозы во вторичной клеточной стенке. Растительная клетка 9, 689–701. DOI: 10.1105 / tpc.9.5.689

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Турра Д., Эль Галид М., Росси Ф. и Ди Пьетро А. (2015). Грибковый патоген использует рецептор полового феромона для хемотропного восприятия сигналов растения-хозяина. Природа 527, 521–524. DOI: 10.1038 / природа15516

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Дам, Н.М. (2009). Подземные травоядные и средства защиты растений. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 40, 373–391. DOI: 10.1146 / annurev.ecolsys.110308.120314

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ванденборре, Г., Смагге, Г., и Ван Дамм, Э. Дж. (2011). Лектины растений как защитные белки от насекомых-фитофагов. Фитохимия 72, 1538–1550. DOI: 10.1016 / j.phytochem.2011.02.024

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вега-Санчес, М.E., Verhertbruggen, Y., Christensen, U., Chen, X., Sharma, V., Varanasi, P., et al. (2012). Утрата целлюлозосинтазоподобной функции F6 влияет на отложение глюкана со смешанными связями, механические свойства клеточной стенки и защитные реакции в вегетативных тканях риса. Plant Physiol. 159, 56–69. DOI: 10.1104 / стр.112.195495

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фогель, Дж. П., Рааб, Т. К., Сомервилль, К. Р. и Сомервилль, С. С. (2002). PMR6 , подобный пектатлиазе ген, необходимый для восприимчивости к мучнистой росе у Arabidopsis. Растительная клетка 14, 2095–2106. DOI: 10.1105 / tpc.003509

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фогель, Дж. П., Рааб, Т. К., Сомервилль, К. Р., Сомервилл, С. С. (2004). Мутации в PMR5 приводят к устойчивости к мучнистой росе и изменению состава клеточной стенки. Плант Дж. 40, 968–978. DOI: 10.1111 / j.1365-313X.2004.02264.х

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wallwork, M.A.B., Jenner, C.F., Logue, S.J., Sedgley, M. (1998). Влияние высокой температуры при наливе зерна на структуру развивающихся и солодовых зерен ячменя. Ann. Бот. 82, 587–599. DOI: 10.1006 / anbo.1998.0721

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Т., Макфарлейн Х. Э. и Перссон С. (2016). Влияние абиотических факторов на синтез целлюлозы. Дж.Exp. Бот. 67, 543–552. DOI: 10.1093 / jxb / erv488

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст

Wang, Y., Yang, L. , Zheng, Z., Grumet, R., Loescher, W., Zhu, J. K., et al. (2013). Транскриптомные и физиологические вариации трех экотипов Arabidopsis в ответ на солевой стресс. PLoS ONE 8: e69036. DOI: 10.1371 / journal.pone.0069036

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вечорек, К. (2015). Глава три изменения клеточной стенки в корнях, инфицированных нематодами. Adv. Бот. Res. 73, 61–90. DOI: 10.1016 / bs.abr.2014.12.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wieczorek, K., Elashry, A., Quentin, M., Grundler, F.MW, Favery, B., Seifert, G.J., et al. (2014). Выявлена ​​особая роль пектатлиаз в формировании питающих структур, индуцированных цистовыми и корневыми нематодами. Мол. Взаимодействие с растительными микробами. 27, 901–912. DOI: 10.1094 / MPMI-01-14-0005-R

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву, М.О., Берд, Х., Макдональд, М. Х., Брюэр, Э. П., Юссеф, Р. М., Ким, Х. и др. (2014). Манипуляция двумя генами α-эндо-β-1,4-глюканазы, AtCel6 и GmCel7, снижает восприимчивость к гетеродерглицинам в корнях сои. Мол. Завод Патол. 15, 927–939. DOI: 10.1111 / mpp.12157

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву Ю. и Косгроув Д. Дж. (2000). Адаптация корней к низким водным потенциалам за счет изменения растяжимости клеточной стенки и белков клеточной стенки. J. Exp. Бот. 51, 1543–1553. DOI: 10.1093 / jexbot / 51.350.1543

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Инь, Ю. Б., Мохнен, Д., Гелинео-Альберсхайм, И., Сюй, Ю., и Хан, М. Г. (2011). Гликозилтрансферазы семейства GT8. Annu. Завод Рев . 41, 167–211. DOI: 10.1002 / 97814443

.ch6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zheng, J., Fu, J., Gou, M., Huai, J., Liu, Y., Jian, M., et al. (2010). Полногеномный транскриптомный анализ двух инбредных линий кукурузы в условиях засухи. Завод Мол. Биол. 72, 407–421. DOI: 10.1007 / s11103-009-9579-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжун Р., Кейс С. Дж., Шредер Б. П. и Е З. Х. (2002). Мутация хитиназоподобного гена вызывает эктопическое отложение лигнина, аберрантную форму клеток и избыточную продукцию этилена. Растительная клетка 14, 165–179. DOI: 10.1105 / tpc.010278

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

границ | Стенка грибковых клеток: виды Candida, Cryptococcus и Aspergillus

Введение

Клеточная стенка грибов — это важная структура с большой пластичностью, которая жизненно важна для поддержания целостности и жизнеспособности клеток.Клеточная стенка играет важную роль в различных биологических функциях, таких как контроль клеточной проницаемости и защита клетки от осмотического и механического стресса (Ponton, 2008; Gow et al., 2017; Agustinho et al., 2018). В дополнение к этим важным функциям клеточная стенка опосредует взаимодействия с внешней средой через адгезины и большое количество рецепторов, которые после их активации запускают сложный каскад сигналов внутри клетки (Ponton, 2008). Клеточная стенка уникальным образом состоит из полисахаридов и белков, а также липидов и пигментов (Gow et al., 2017). Кроме того, некоторые компоненты стенки очень иммуногенны и стимулируют клеточные и гуморальные реакции во время инфекции (Erwig and Gow, 2016). β-глюканы и маннаны, а также антитела, направленные против них, являются очень полезными диагностическими инструментами, поскольку их можно обнаружить у пациентов с инвазивной грибковой инфекцией (Pazos et al., 2006). Как упоминалось выше, клеточная стенка представляет собой незаменимую структуру, разрушение которой может иметь серьезные последствия для роста и морфологии клеток, приводя к гибели клеток.Следовательно, он считается хорошей противогрибковой мишенью (Heitman, 2005; Cortes et al., 2019).

Клеточная стенка — это специфическая и сложная клеточная органелла, состоящая из глюканов, хитина, хитозана и гликозилированных белков. Белки обычно связаны с полисахаридами, в результате чего образуются гликопротеины. Вместе эти компоненты способствуют жесткости клеточной стенки. Синтез и поддержание клеточной стенки включает большое количество биосинтетических и сигнальных путей (Casadevall and Perfect, 1998).

В следующих разделах будут рассмотрены различные компоненты клеточной стенки грибов в целом, а затем особое внимание будет уделено трем видам грибов: Candida albicans , Cryptococcus neoformans и Aspergillus fumigatus . Рассмотрены характеристики их компонентов, их взаимосвязь с вирулентностью, патогенностью и взаимодействие с иммунной системой хозяина. Мы также упоминаем различные работы, в которых различные компоненты клеточной стенки являются возможными мишенями для противогрибковой терапии.Недавно было высказано предположение, что клеточная стенка особенно важна в биотехнологии для разработки новых противогрибковых препаратов, а также ингибиторов определенных компонентов клеточной стенки, которые проходят клинические испытания. Для обзора по этой теме см. Ссылку (Cortes et al., 2019). Клеточная стенка грибов — обширная и сложная тема, и мы выделяем критическую литературу, но невозможно процитировать все исследования.

Структура клеточной стенки

Клеточная стенка структурирована в разных слоях, где самый внутренний слой представляет собой более консервативную структуру, на которой откладываются остальные слои, и может различаться у разных видов грибов.Состав и организация клеточных стенок грибов сравниваются и противопоставляются в тексте ниже.

Глюканы

Глюкан является наиболее важным структурным полисахаридом клеточной стенки грибов и составляет 50–60% от сухой массы этой структуры. Большинство полимеров глюкана состоит из 1,3-связанных звеньев глюкозы (65–90%), хотя есть также глюканы с β-1,6 (в Candida , но не в Aspergillus ), β-1,4, звенья α-1,3 и α-1,4. Β-1,3-D-глюкан является наиболее важным структурным компонентом стенки, с которым ковалентно связаны другие компоненты этой структуры.Β-1,3-D-глюкан синтезируется комплексом ферментов, расположенных в плазматической мембране, называемых глюкансинтазами. Гены, кодирующие β-1,3-D-глюканы, FKS1 и FKS2 , были первоначально идентифицированы в Saccharomyces cerevisiae (Douglas et al. , 1994; Qadota et al., 1996; Ponton, 2008). Аналоги этих генов в настоящее время известны у нескольких видов грибов Candida , Aspergillus , Cryptococcus и Pneumocystis среди других грибов.Нарушение одного из этих генов влияет на рост клеток (Douglas et al., 1994; Mazur et al., 1995), но устранение обоих вызывает гибель клеток (Mazur et al., 1995; Bowman and Free, 2006). Α-1,3-глюкан также является основным компонентом клеточной стенки грибов и синтезируется α-глюкансинтазой ( AGS1 ).

Хитин

Содержание хитина в стенке гриба варьируется в зависимости от морфологической фазы гриба. Он составляет 1-2% от сухого веса клеточной стенки дрожжей, тогда как у мицелиальных грибов он может достигать 10-20%.Хитин синтезируется из н-ацетилглюкозамина ферментом хитинсинтазой, который откладывает полимеры хитина во внеклеточном пространстве рядом с цитоплазматической мембраной. Содержание хитина в стенке гифы C. albicans в три раза выше, чем у дрожжей (Chattaway et al. , 1968), в то время как содержание хитина в мицелиальных фазах Paracoccidioides brasiliensis и Blastomyces dermatitidis составляет 25– 30% этой дрожжевой фазы (Канетсуна и др., 1969).

Гликопротеины

Белки составляют 30–50% от сухой массы стенки грибка у дрожжей и 20–30% от сухой массы стенки мицелиальных грибов.Большинство белков связано с углеводами посредством O- или N-связей, в результате чего образуются гликопротеины. Белки клеточной стенки выполняют разные функции, включая участие в поддержании формы клетки, процессах адгезии, защите клетки от различных веществ, поглощении молекул, передаче сигнала, а также синтезе и реорганизации компонентов стенки (Bowman and Free, 2006; Ponton, 2008). .

Меланин

Меланин — это пигмент с высокой молекулярной массой, который отрицательно заряжен, гидрофобен и нерастворим в водных растворах и защищает грибы от стрессоров, способствуя выживанию в организме хозяина (Liu et al., 1999; Casadevall et al. , 2000; Носанчук, Касадеваль, 2006; Носанчук и др., 2015). Грибы производят меланин двумя путями: из промежуточного 1,8-дигидроксинафталина (DHN) и из L-3,4-дигидроксифенилаланина (L-допа) (Eisenman and Casadevall, 2012). Производство меланина способствует вирулентности грибов (Salas et al., 1996; Noverr et al., 2004; Silva et al., 2009), повышает устойчивость к экологическим повреждениям, таким как экстремальные температуры, ультрафиолетовое излучение и токсины (Rosa et al., 2010 ; Залар и др., 2011; Eisenman and Casadevall, 2012), и важен для вторжения и распространения. Например, меланин C. neoformans связан с распространением дрожжевых клеток из легких в другие органы (Noverr et al., 2004), как известно, влияет на иммунный ответ хозяина (Eisenman and Casadevall, 2012) и подавляют фагоцитоз (Wang et al., 1995). В Aspergillus меланин ингибирует апоптоз макрофагов, которые фагоцитируют меланизированные конидии (Volling et al., 2011).

Candida albicans

Candida видов являются частью слизистой флоры и могут вызывать широкий спектр инфекций у человека. Этот род включает не менее 30 видов, имеющих клиническое значение (Pfuller et al., 2011; Silva et al., 2012). За последние десятилетия частота инфекций, вызываемых родом Candida , значительно увеличилась (Sobel, 2007; Pfuller et al., 2011). C. albicans — это вид, который наиболее часто выделяется при кандидозе (45–50%) (Del Palacio et al., 2009).

Состав и биосинтез

Candida albicans — наиболее распространенный условно-патогенный микроорганизм и причина инвазивной грибковой инфекции у госпитализированных пациентов (Sobel, 2007; Pfuller et al., 2011). Это хорошо приспосабливаемый вид грибов с большим набором факторов вирулентности, который позволяет им переходить от комменсального организма к патогену. Таким образом, одной из ключевых характеристик вирулентности является его способность переключать морфологию между дрожжевыми клетками, псевдогифами и гифами (Tsui et al., 2016). Основное различие между дрожжевой и гифальной формой состоит в том, что стенка гифа имеет немного более высокое содержание хитина, чем дрожжевая форма (Braun and Calderone, 1978). Кроме того, структура маннанов клеточной стенки различается между морфотипами со значительным снижением фосфодиэтерифицированных кислотоустойчивых β-1,2-связанных манно-олигосахаридов в форме гиф, тогда как количество кислотоустойчивых β-1,2-связей. -содержащие боковые цепи остаются такими же (Shibata et al., 2007).

Candida albicans клеточная стенка представляет собой двухслойную структуру.Основное ядро ​​клеточной стенки состоит из β-глюкан-хитинового скелета, который отвечает за прочность и форму клеточной стенки (см. Рисунок 1). Хитин расположен во внутреннем слое клеточной стенки (Gow and Hube, 2012), и его цепи могут образовывать плотные антипараллельные структуры с водородными связями, связанные с высокой нерастворимостью (Chaffin, 2008). В C. albicans существует одно семейство CHS , состоящее из четырех генов. Было описано, что CHS1 из класса II является важной хитинсинтазой и участвует в формировании перегородки, жизнеспособности, форме и целостности клеток (Munro et al. , 2001).

Рисунок 1. Структурная организация и состав клеточной стенки Candida albicans .

Как и у других грибов, наиболее распространенными молекулами у C. albicans являются β-1,3-глюканы. Они находятся во внутренней клеточной стенке и связаны с β-1,6-глюканами, которые соединяют внутреннюю и внешнюю клеточную стенки (Brown and Gordon, 2005). β-1,3-глюкансинтазы отвечают за синтез β-1,3-глюканов и состоят из ферментного комплекса, по крайней мере, с двумя субъединицами, Fksp и Rho1p.В C. albicans Fksp кодируется тремя ортологическими генами: FKS1 , FKS2 и FKS3 , которые катализируют перенос фрагментов сахара от активированных донорных молекул к специфическим акцепторным молекулам, образующим гликозидные связи (Sawistowska-Schroder и др., 1984).

β-1,6-глюканов представляют собой боковые цепи переменной длины и распределения, которые могут образовывать сложные структуры, стабилизированные межцепочечными водородными связями. Они действуют как линкерные молекулы, связывающие различные белки клеточной стенки с β-1,3-глюкан-хитиновым ядром через белки гликозилфосфатидилинозитола (GPI) (Klis et al., 2001). β-1,6-глюкансинтаза не была идентифицирована ни у одного вида грибов, однако несколько генов, влияющих на синтез этого соединения, были описаны в S. cerevisiae (Lesage and Bussey, 2006). Интересно, что клеточная стенка C. albicans содержит значительно больше β-1,6-глюкана по сравнению с S. cerevisiae из-за либо увеличения количества молекул, либо увеличения остатков глюкозы, либо того и другого (Brown and Gordon, 2005). В отличие от Aspergillus или Cryptococcus spp., α- (Ponton, 2008; Gow et al., 2017) -глюкан отсутствует у Candida spp. клеточная стенка (Yoshimi et al., 2017).

Внешний слой клеточной стенки C. albicans упакован маннопротеинами, модифицированными гликозилфосфатидилинозитолом (GPI) и поперечно связанными с β-1,6-глюканами (Shibata et al. , 2007). N-связанные маннаны состоят из основной цепи α-1,6-маннозы с боковыми цепями α-1,2-олигоманнозы, кэпированных β-1,2-моно-, ди-, три- или тетраманнанами (Shibata et al., 2007). О-связанные маннаны связаны с гликопротеинами клеточной стенки.Некоторые белковые маннозилтрансферазы ответственны за первые шаги в биосинтезе O-связанных маннанов, добавляя остаток маннозы к остатку серина или треонина. Дополнительные маннозы добавляются α-1,2-маннозилтрансферазами, что приводит к короткой цепи α-1,2-маннозы. Последний этап состоит из добавления α-1,3-маннозов α-1,3-маннозилтрансферазами (Free, 2013).

Маннаны менее жесткие по сравнению с β-глюканами и хитином, поэтому они не влияют на форму клеток. Однако они обладают низкой проницаемостью и пористостью, что влияет на устойчивость клеточной стенки к противогрибковым препаратам и механизмы защиты хозяина (Gow and Hube, 2012).Кроме того, поскольку внешний слой маннана покрывает внутренние слои клеточной стенки, было описано, что он играет важную роль в уклонении от иммунитета, скрывая β-глюканы от иммунного обнаружения хозяина (Hernandez-Chavez et al. , 2017). Маннаны считаются лигандами ассоциированного с патогеном молекулярного паттерна (PAMP), и известно, что многие рецепторы хозяина участвуют в его распознавании (Brown et al., 2002; Rubin-Bejerano et al., 2007). Candida glabrata содержат маннаны со структурой, очень напоминающей S.cerevisiae mannans, поскольку он генетически более близок к этому виду (Kobayashi et al., 1998). Кроме того, клеточная стенка C. glabrata содержит на 50% больше белка и более высокое соотношение манноза / глюкоза, чем стенки S. cerevisiae (de Groot et al., 2008; Lima-Neto et al., 2011).

Влияние

Candida компонентов клеточной стенки на взаимодействие грибов и хозяев

Клеточная стенка грибов играет важную роль во взаимодействии с клетками и тканями хозяина.Компоненты клеточной стенки имеют большое значение для защиты грибов, сдвигая иммунный ответ хозяина в пользу роста грибов, позволяя распространяться в хозяине (Poulain and Jouault, 2004; Galan-Diéz et al. , 2010; Sem et al. , 2016). β-глюкан легко распознается иммунной системой хозяина, вызывая эффективный ответ против инфекции и тем самым защищая хозяина. Следовательно, маскирование β-глюкана является одним из наиболее важных механизмов видов Candida , и любое нарушение синтеза и организации компонентов клеточной стенки приводит к демаскированию слоя глюкана, увеличивая способность иммунной системы хозяина распознавать и атакуют возбудителя грибка (Granger, 2018).

Маннопротеины образуют фибриллярный слой, содержащий фрагменты O-гликозилированного олигосахарида и N-гликозилированного полисахарида самого внешнего слоя клеточной стенки Candida . Маннопротеины необходимы во взаимодействии Candida с хозяином, обеспечивая активацию и модуляцию иммунного ответа против грибов (Gow and Hube, 2012; Shibata et al., 2012; Paulovicova et al., 2015). Они маскируют слой β-глюкана, снижая распознавание грибов иммунной системой хозяина — процесс, который опосредуется дектином-1, напрямую влияя на способность фагоцитарных клеток хозяина поглощать и убивать клеток Candida (Galan-Diéz et al. ., 2010; Bain et al., 2014). Кроме того, маскирование слоя β-глюкана придает C. albicans устойчивость к активации комплемента классическим и альтернативным путем, что приводит к неэффективной активации иммунной системы хозяина (Zhang et al., 1997; Boxx et al., 2009 , 2010). Ywp1 является обильным маннопротеином в клеточной стенке C. albicans . Мутантные штаммы с нарушенным геном YWP1 приводили к увеличению экспозиции β-глюкана в клеточной стенке. Экспрессия этого белка в зародышевых трубках и гифах приводит к уменьшению воздействия молекул глюкана, что приводит к снижению доступности глюкана для этих структур (Granger, 2018).Путь передачи сигналов MAPK был продемонстрирован Galan-Diéz et al. (2010), чтобы участвовать в процессе маскировки β-глюкана. Они заметили, что нарушение пути MAPK, опосредованного CEK1 , приводит к образованию мутантных штаммов с большей экспозицией слоя β-глюкана в клеточной стенке, что приводит к усилению опосредованных Dectin-1 иммунных ответов (Galan-Diéz et al. ., 2010).

Хитин играет важную роль во взаимодействии видов Candida с хозяином. Хитин-дефицитные мутантные штаммы проявляют ослабленную вирулентность у иммунокомпетентных и иммуносупрессивных хозяев, хотя эти мутанты способны колонизировать отдельные органы, что свидетельствует о том, что профиль ослабленной вирулентности не является следствием ускоренного клиринга (Bulawa et al., 1995). Хитин может блокировать распознавание C. albicans мононуклеарными клетками периферической крови (PBMC) и мышиными макрофагами, что приводит к значительному снижению продукции цитокинов (Mora-Montes et al., 2011). Кроме того, важной особенностью хитина клеточной стенки C. albicans является его важная роль в индукции аргиназы-1 в макрофагах хозяина, вызывая изменения в продукции макрофагами оксида азота, ведущие к снижению антимикробной функции макрофагов (Wagener et al., 2017).

Клеточная стенка как противогрибковая мишень

Клеточная стенка грибов в основном состоит из молекул, которых нет в организме человека, и поэтому представляет собой идеальную мишень для разработки клинических противогрибковых соединений и разработки иммунотерапевтических средств.

Лекарства на основе эхинокандинов — это противогрибковые соединения, которые неконкурентно нацелены на синтез β-1,3-глюкана клеточной стенкой (Aguilar-Zapata et al., 2015). Существуют три коммерчески доступных препарата — каспофунгин, микафунгин и анидулафунгин — и новая молекула с увеличенным периодом полужизни — резафунгин (CD101) -, которая в настоящее время находится на стадии 3 оценки (Krishnan et al., 2017; Wiederhold et al., 2018).

Хитин важен для устойчивости к каспофунгину у некоторых видов Candida , таких как C. albicans , C. tropicalis , C. parapsilosis и C.guilliermondii . Было описано увеличение содержания хитина в некоторых изолятах C. krusei как следствие воздействия каспофунгина (Walker et al., 2013). Штаммы с повышенными уровнями хитина в клеточной стенке также демонстрируют профиль устойчивости к эхинокандину, что выявлено на систематической модели инфекции кандидоза in vivo (Lee et al., 2012).

Кроме того, существует новый препарат под названием ибрексафунгерп (SCY-078), который представляет собой ингибитор глюкансинтазы, принадлежащий к классу тритерпеноидных противогрибковых средств и демонстрирующий широкую активность in vitro и in vivo против широкого спектра Candida (Ларкин и др., 2019). Исследования in vitro продемонстрировали, что этот новый препарат обладает фунгицидной активностью в отношении устойчивых к азолам Candida spp. изоляты аналогичны эхинокандинам, но также против большинства клинических изолятов, устойчивых к эхинокандину, из-за мутаций гена FKS (Scorneaux et al., 2017).

Криптококк neoformans

Cryptococcus neoformans является этиологическим агентом криптококкоза, системного микоза с распространением в центральную нервную систему, вызывающего менингоэнцефалит и в первую очередь поражающего пациентов с ослабленным иммунитетом, таких как ВИЧ-инфицированные (Maziarz and Perfect, 2016; Rajasingham et al. , 2017; Beardsley) и др., 2019).

Состав, биосинтез и взаимодействие с хозяином

Клеточная стенка Cryptococcus neoformans представляет собой динамическую структуру, которая подвергается постоянному ремоделированию, чтобы модулировать распределение и сшивание ее компонентов, необходимых для клеточного роста и деления (Doering, 2009; Agustinho et al., 2018; Wang et al., 2018). Клеточная стенка Cryptococcus представляет собой двухслойную структуру, состоящую из α-1,3-глюкана, β-1,3 и β-1,6-глюкана, хитина, хитозана, маннопротеинов и других GPI-заякоренных белков (Baker et al. ., 2007; Doering, 2009; O’Meara, Alspaugh, 2012; Wang et al., 2018). Внутренний слой в основном состоит из β-глюканов и хитина, расположенных в виде волокон, параллельных плазматической мембране, а внешний слой содержит α-глюкан и β-глюкан (Sakaguchi et al., 1993; Doering, 2009; O’Meara and Alspaugh, 2012 г .; см. Рисунок 2).В совокупности эти компоненты необходимы для поддержания формы клеток и распространения инфекции.

Рисунок 2. Структурная организация и состав клеточной стенки Cryptococcus neoformans .

Экзополисахаридная капсула прикреплена к внешнему слою клеточной стенки (O’Meara and Alspaugh, 2012; Wang et al., 2018), и это соединение должно происходить правильно, поскольку это основной фактор вирулентности этих дрожжей (Vecchiarelli, 2000; Макфадден и Касадевалл, 2001; Сарагоса и др., 2009). β-1,6-глюкан является наиболее распространенным компонентом в клеточной стенке Cryptococcus , тогда как β-1,3-глюкан менее распространен, в отличие от других дрожжей (Gilbert et al., 2010; Wang et al., 2018) . Основные функции β-1,6-глюкана заключаются в поддержании и организации клеточной стенки посредством взаимодействия с другими компонентами клеточной стенки, что способствует целостности клеточной стенки Cryptococcus . Такие гены, как KRE5 , KRE6 и SKN1 , участвуют в синтезе β-1,6-глюкана и играют важную роль в поддержании правильного роста, морфологии и целостности клеток (Zaragoza et al. , 2009; Гилберт и др., 2010). Мутанты для этих генов более чувствительны к стрессу и обнаруживают важные изменения в составе клеточной стенки, ведущие к потере вирулентности у млекопитающих-хозяев (Gilbert et al., 2010).

β-1,3-глюкан является структурным компонентом клеточной стенки Cryptococcus . У других аскомицетов β-1,3-глюкан является наиболее распространенным компонентом, но у C. neoformans процент β-1,3-глюкана ниже (Casadevall and Perfect, 1998). Ген β-1,3-глюкансинтазы ( FKS1 ) является важным, что указывает на важность этого консервативного компонента клеточной стенки (Thompson et al., 1999; О’Мира и Олспо, 2012 г.). Активируя FKS1, Cryptococcus способен реагировать на стресс, производя β-1,3-глюкан (Wang et al., 2018). Подавление синтеза β-1,3-глюкана вызывает гибель клеток и изменения клеточной морфологии (Toh et al., 2017).

α-1,3-глюкан является фундаментальным компонентом клеточной стенки криптококка и синтезируется AGS1 . Если ген AGS1 нарушен (штамм ags1 Δ), дрожжевые клетки остаются живыми, но на поверхности нет капсулы, несмотря на образование компонентов капсулы (Reese and Doering, 2003; Reese et al., 2007). Это показало, что α-1,3-глюкан важен для правильного прикрепления капсулы к клеточной стенке у C. neoformans . Кроме того, α-1,3-глюкан может участвовать в защите от иммунной системы, действуя как щит, скрывая иммуногенные β-глюканы и молекулы хитина, как показано на других патогенных грибах, таких как Histoplasma capsulatum , B . dermatitidis и P. brasiliensis (San-Blas, San-Blas, 1977; Rappleye et al., 2007; Koneti et al., 2008; O’Meara and Alspaugh, 2012).

Хитин присутствует в незначительных количествах в клеточной стенке C. neoformans , тем не менее, он способствует прочности клеточной стенки (Doering, 2009). В Cryptococcus восемь хитинсинтаз и три потенциальных регуляторных белка координируют и регулируют отложение хитина в клеточной стенке (Banks et al. , 2005; Doering, 2009). CHS3P необходим для целостности клеток, и его нарушение приводит к появлению чувствительных к стрессу клеток, которые демонстрируют морфологические изменения и неспособность удерживать меланин (Banks et al., 2005; Wang et al., 2018). Хитин играет критическую роль в архитектуре капсул, что обнаруживается в хитиноподобных структурах, обнаруживаемых в капсульном материале (Zaragoza et al., 2010). Было показано, что хитин клеточной стенки C. neoformans индуцирует иммунный ответ Th3-типа, увеличивая смертность мышей, демонстрируя, что хитин может модулировать иммунную систему хозяина (Wiesner et al., 2015).

Хитозан, деацетилированная форма хитина, также присутствует в клеточной стенке C. neoformans .Хитозан — более растворимый и гибкий полимер (Doering, 2009), и его количество в клеточной стенке в три-пять раз превышает количество хитина. Это соотношение изменяется с плотностью клеточной стенки (Banks et al., 2005). C. neoformans кодирует три гена хитиндеацетилаз: CDA1 , CDA2 и CDA3 . Когда эти гены нарушены, у мутантов снижается уровень хитозана, что коррелирует с повышенным уровнем хитина, дефектами целостности клеток и увеличением размера капсулы (Baker et al., 2007; Деринг, 2009). Fonseca et al. (2009) наблюдали in vitro , что хитоолигомеры вмешивались в сборку капсулы C. neoformans . Добавление хитоолигомеров к культурам C. neoformans привело к появлению аберрантных капсул и нарушению связи капсулы с клеткой. Более того, экспериментов in vitro, , в которых синтез хитина C. neoformans ингибируется добавлением ингибитора глюкозамин-6-фосфатсинтазы, привели к получению капсул, слабо связанных с клеточной стенкой, и полисахаридных волокон с уменьшенным диаметром (Fonseca et al., 2009). Штаммы с дефицитом хитозана показали медленный рост in vivo и ослабленную вирулентность на модели мышей (Baker et al., 2011).

Мутанты хитозана способствуют защитному ответу хозяина Th2 (Upadhya et al., 2016), показывая, что хитозан необходим для полной вирулентности Cryptococcus . Важной структурой хитина является аминосахар N-ацетилглюкозамин (GlcNAc). Недавно Camacho et al. (2017) показали, что C. neoformans способен метаболизировать экзогенный GlcNAc в качестве источника углерода и азота.Добавление в культуральную среду GlcNAc приводит к увеличению уровня хитина в хитозане. В совокупности данные предполагают, что Cryptococcus может использовать этот экзогенный GlcNAc для построения своих клеточных стенок и что GlcNAc влияет на структуру капсулы и отложение меланина в клеточной стенке.

Меланин — важный фактор вирулентности C. neoformans , связанный с клеточной стенкой. Этот пигмент продуцируется лакказой, придает устойчивость к стрессовым факторам, является иммуногенным, модулирует иммунный ответ хозяина и, как известно, играет важную роль в распространении Cryptococcus в мозг хозяина (Liu et al., 1999; Медник и др., 2005; Носанчук, Касадеваль, 2006). Меланизированные клетки Cryptococcus менее восприимчивы к амфотерицину B, и этот фенотип может быть связан с модификациями клеточной стенки, такими как уменьшение размеров пор клеточной стенки, в результате чего меланизированные клетки становятся значительно менее пористыми, чем немеланизированные клетки дрожжей (Jacobson and Ikeda, 2005).

Наконец, компоненты, завершающие структуру клеточной стенки C. neoformans , представляют собой белки, встроенные в углеводы клеточной стенки.Стенка криптококковой клетки содержит 29 GPI-заякоренных белков, включая протеазы, углеводно-активные ферменты и фосфолипазу B1 (Eigenheer et al., 2007). Фосфолипаза B1 (Plb1), которая ковалентно связана с β-1,6-глюканом, участвует в гомеостазе мембран, ремоделировании и поддержании целостности клеточной стенки, способствуя выживанию грибов в среде хозяина и облегчая тканевую инвазию (Siafakas et al., 2007; О’Мира и Олспо, 2012). Мутанты Plb1 продуцировали капсулы с более низкой плотностью, что может указывать на его важность для прикрепления капсулы к клеточной стенке.Кроме того, эти мутанты продемонстрировали повышенную чувствительность к агентам, нарушающим клеточную стенку. Более того, количество Plb1 увеличивается в клеточной стенке при более высоких температурах, что указывает на роль этого белка в защите криптококковых клеток от температурного стресса (Siafakas et al. , 2007). Нарушение Plb1 в криптококке Cryptococcus приводит к ослаблению его вирулентности, что демонстрируется уменьшением грибковой нагрузки на моделях инфекции у мышей и уменьшением диссеминации с возможной ролью в транслокации через гематоэнцефалический барьер (Santangelo et al., 2004; Chayakulkeeree et al., 2011; Марувада и др., 2012; Evans et al., 2015).

Компоненты клеточной стенки криптококка уникальны и тесно связаны со способностью этого гриба вызывать заболевание, играя важную роль в ответ на различный стресс хозяина и окружающей среды (Wang et al., 2018). Капсула является основным фактором вирулентности C. neoformans (Vecchiarelli, 2000; McFadden, Casadevall, 2001; Zaragoza et al., 2009). Как упоминалось ранее, компоненты клеточной стенки являются ключевыми для правильного закрепления капсул (O’Meara and Alspaugh, 2012). C. neoformans может увеличивать свой размер двумя способами: увеличивая размер капсулы, которая широко изучена (Zaragoza et al. , 2008, 2009; Ding et al., 2016; Casadevall et al., 2018; Fonseca et al. , 2018; Wang et al., 2018; Zaragoza, 2019) или увеличение размера капсулы и тела клетки, приводящее к образованию клеток Титана, явление менее изучено, в результате чего клетки могут достигать 100 мкМ (Okagaki et al., 2010; Zaragoza et al. др., 2010; Гарсия-Родас и др., 2018). Эти исследования предполагают, что модификация клеточной стенки способствует происходящему во время этого морфологического изменения.Образование клеток титана приводит к более толстой клеточной стенке по сравнению с нормальными клетками (Zaragoza et al., 2010), состоящей из большего количества глюкозамина и меньшего количества глюкозы, демонстрируя меньше β-глюкана, имея в своем внешнем слое клеточной стенки α-глюканы и структурные маннаны. Клеточная стенка клеток титана имеет повышенный уровень хитина по сравнению с клетками нормального размера, что приводит к пагубному иммунному ответу хозяина, характеризующемуся повышенными цитокинами типа Th-2, способствующими прогрессированию заболевания у мышей (Wiesner et al. , 2015; Mukaremera et al., 2018). Кроме того, исследований in vitro клеток Titan формируют более толстые клеточные стенки по сравнению с «нормальными» клетками с обычным размером, что предполагает повторное моделирование клеточной стенки во время этого морфологического изменения (Dambuza et al., 2018; Hommel et al., 2018; Trevijano -Contador et al., 2018).

Клеточная стенка как противогрибковая мишень

β-1,3-глюкансинтаза является мишенью для соединений эхинокандинов. Однако, хотя ген FKS1 важен для Cryptococcus и β-1,3-глюкансинтаза чувствительна к эхинокандинам in vitro , этот противогрибковый препарат неэффективен против C.neoformans (Maligie and Selitrennikoff, 2005; O’Meara and Alspaugh, 2012; Toh et al., 2017; Wang et al., 2018). Поскольку интернализация эхинокандинов клетками Cryptococcus необходима для ингибирования β-1,3-глюкансинтазы, была выдвинута гипотеза, что криптококк имеет неизвестный механизм, снижающий приток препарата. Однако это все еще неясно, и другие механизмы, такие как инактивация эхинокандинов этими дрожжами или другим механизмом устойчивости, в настоящее время исследуются (Toh et al., 2017; Wang et al., 2018).

Клеточная стенка Cryptococcus — это динамическая структура, которая предоставляет грибу основные инструменты, необходимые для адаптации к среде-хозяину. Клетки дрожжей обладают обширным молекулярным арсеналом, защищающим грибки от хозяев и факторов окружающей среды. Cryptococcus Факторы вирулентности, такие как капсула, образование клеток Titan и меланин, тесно связаны с динамикой и составом клеточной стенки, что подчеркивает важность клеточной стенки для патогенности Cryptococcus .

Aspergillus fumigatus

Aspergillus spp. включает множество экологических мицелиальных грибов, встречающихся в различных экологических нишах по всему миру, и может вызывать опасные для жизни заболевания у лиц с ослабленным иммунитетом с широким спектром клинических проявлений (Latge, 1999).

Состав и биосинтез

Среди этого рода A. fumigatus является наиболее распространенным видом и в значительной степени ответственен за повышение заболеваемости инвазивным аспергиллезом с высокими показателями смертности у пациентов с ослабленным иммунитетом (Garcia-Rubio et al., 2017). Благодаря своей клинической значимости, эта плесень стала моделью для изучения клеточной стенки мицелиальных грибов и понимания ее роли в росте и патогенезе.

Как и Cryptococcus , клеточная стенка Aspergillus представляет собой двухслойную структуру. В Aspergillus преобладающими компонентами клеточной стенки являются полисахариды, синтезируемые трансмембранными синтазами, трансгликозидазами и гликозилгидролазами. Основное ядро ​​клеточной стенки A. fumigatus состоит из полимера β-1,3-глюкана и хитина, который отвечает за жесткость этой структуры.β-1,3-глюкан поперечно связан с α-1,3-глюканом, галактоманнаном, галактозаминогалактаном и уникальной смешанной молекулой β-1,3-1,4-глюканов, которая ранее никогда не описывалась у грибов. они ковалентно связаны друг с другом (Fontaine et al., 2000). Состав наружной клеточной стенки варьируется в зависимости от морфотипов, гиф и конидий, которые имеют стержневой слой, состоящий из гидрофобинов, за которыми следует дигидроксинафталин меланин (Aimanianda et al., 2009; Bayry et al., 2014). Интересно, что во внешнем слое клеточной стенки нет ни β-1,3-глюкана, ни хитина, в отличие от других видов (см. Рисунок 3).

Рисунок 3. Структурная организация и состав клеточной стенки Aspergillus fumigatus .

Хитин составляет гораздо большую часть клеточной стенки мицелиальных грибов, чем дрожжей, около 10–20% от сухой массы клеточных стенок. На внешней стороне мембраны формирующаяся хитиновая цепь сворачивается назад, образуя антипараллельные цепи с внутрицепочечными водородными связями (Chantal et al., 2016). Множественные семейства хитинсинтаз (ХС) ответственны за синтез этого соединения, и многие изоформы были идентифицированы биоинформатически. Однако конкретная функция каждого из них еще предстоит установить. A. fumigatus предположительно имеет восемь генов CHS (Muszkieta et al., 2014). Эта множественность сохраняется среди многих видов и подчеркивает важность хитина для грибов.

Другим основным компонентом клеточной стенки в A. fumigatus является β-1,3-глюкан, который синтезируется комплексом глюкансинтазы, который содержит две субъединицы, с использованием UDP-глюкозы в качестве субстрата. Каталитическая субъединица кодируется геном FKS1 , мишенью препаратов эхинокандина.Этот ген является уникальным, но несущественным у A. fumigatus . Мутант с делецией Δ fks1 обнаружил компенсаторное увеличение хитина и галактозаминогалактана с уменьшением галактоманнана в клеточной стенке (Dichtl et al., 2015). Белок FKS1 образован 16 трансмембранными спиралями и двумя внешними петлями (Beauvais et al., 2001). Регуляторная единица представляет собой Rho1-GTPase, кодируемую геном RHO1 , и было предложено иметь регуляторное взаимодействие между этой субъединицей и путем целостности клеточной стенки A. fumigatus (Dichtl et al., 2012). Синтез других полисахаридов остается малоизученным. Например, α-1,3-глюкан является важным компонентом клеточной стенки A. fumigatus , синтезируемым тремя α-1,3-глюкансинтазами, кодируемыми генами AGS1 , AGS2 и AGS3 , но субстрат содержание этих ферментов до сих пор неизвестно (Beauvais Anne and Latgé, 2006). Делеция всех трех генов AGS привела к отсутствию α- (Ponton, 2008; Gow et al., 2017) -глюкан в клеточной стенке и снижение вирулентности на мышиной модели. Однако на его рост и прорастание это не повлияло (Beauvais et al., 2013).

Другой неотъемлемый компонент клеточной стенки грибов A. fumigatus — длинные линейные цепи повторяющихся звеньев маннана, образованные из четырех α-1,6-связанных и α-1,2-связанных маннозов с боковыми цепями галактофурана, ковалентно связанными с хитин-глюкановое полисахаридное ядро. Однако существенные различия были обнаружены в структурной организации длинных маннанов у дрожжей, таких как S. cerevisiae и C. albicans по сравнению с A. fumigatus . Сильноразветвленные маннаны этих дрожжей связаны с белками, но не связаны ковалентно с глюкан-хитиновым ядром, как было обнаружено у A. fumigatus (Fontaine et al., 2000). Одиннадцать предполагаемых маннозилтрансфераз были обнаружены в A. fumigatus как ортологичные гены у дрожжей, ответственные за установление α-1,6- и α-1,2-маннозных связей. Однако полная делеция этих генов не привела к снижению содержания маннана в мицелиальной клеточной стенке, но вызвала уменьшение содержания маннана в конидиальной клеточной стенке (Henry et al., 2016). Были исследованы другие ортологичные гены маннозилтрансфераз дрожжей, функция которых не связана с полимеризацией маннана, и было обнаружено, что два члена семейства KTR (также названные Kre2 / Mnt1) ответственны за полимеризацию структурной клеточной стенки галактоманнана в этой плесени. Делеция этого гена привела к тяжелому фенотипу роста, сильному дефекту конидиации и снижению вирулентности на моделях мышей (Henry et al. , 2019).

Различные галактозосодержащие полимеры расположены в A.fumigatus клеточная стенка. Галактоманнан состоит из маннана и галактофуранозы и, вероятно, включает предшественник якоря GPI (Costachel et al., 2005), в то время как галактозаминогалактан состоит из α-1-4 связанной галактозы и α-1-4 связанного N-ацетилгалактозамина. остатков (Fontaine et al., 2011). Присутствие β-1,3-1,4-глюкана в клеточной стенке A. fumigatus является уникальной особенностью; это было первое описание этой молекулы у грибов (Fontaine et al., 2000). Хотя этот полисахарид является хорошо изученной молекулой у растений (Doblin et al., 2009), роль этой молекулы в A. fumigatus неизвестна, хотя исследование предполагает, что одна гликозилтрансфераза, кодируемая геном TFT1 (Three Four Transferase 1), участвует в синтезе глюкана со смешанными связями клеточной стенки (Samar и др., 2015). После того, как эти линейные ресинтезированные полисахариды экструдированы в клеточную стенку, они должны быть модифицированы и сшиты друг с другом, что приведет к структурной организации клеточной стенки. В этом контексте некоторые GPI-заякоренные трансгликозидазы играют важную роль в ремоделировании вновь синтезированных полисахаридов (Mouyna et al., 2013). Например, ферменты семейства Gel (семейство GH72) ответственны за удлинение, но также и за разветвление вновь синтезированного β-1,3-глюкана (Gastebois et al., 2010; Aimanianda et al., 2017), в то время как DFG семейство принимает участие в ковалентном связывании галактоманнана с глюкан-хитиновым ядром (Muszkieta et al., 2019).

Иммунный ответ хозяина на

Aspergillus fumigatus Компоненты клеточной стенки

Aspergillus fumigatus выделяет большое количество конидий, переносимых по воздуху, которые вдыхаются людьми.Первый барьер, участвующий в клиренсе конидий A. fumigatus , формируется мукоцилиарными клетками дыхательных путей, за которыми следуют альвеолярные макрофаги в альвеолярном просвете, прежде чем они прорастут (Latge, 1999).

Состав клеточной стенки варьируется в зависимости от стадии роста грибов, поэтому иммунный ответ хозяина также варьируется (Lee and Sheppard, 2016). Спящие конидии имеют внешний слой, образованный стержнями гидрофобинов RodA и дигидроксинафталин-меланина, которые иммунологически инертны и маскируют внутренние компоненты клеточной стенки грибов.Меланин является важным фактором вирулентности для Aspergillis , поскольку он защищает конидии от макрофагов и фагоцитарную активность эпителиальных клеток, ингибируя закисление фаголизосом и апоптоз фагоцитов (Amin et al., 2014; Bayry et al., 2014). После фагоцитоза конидий альвеолярными макрофагами и прорастания родлеты разлагаются, и скрытые полисахариды клеточной стенки становятся доступными, вызывая мощный иммунный ответ.

β-1,3-глюкан специфически распознается рецептором распознавания образов (PRR), Dectin-1 (Herre et al., 2004), который стимулируется только фибриллярными или дисперсными формами β-1,3-глюкана, но не растворимыми формами. Дектин-1 необходим для продукции IL-23 дендритными клетками и стимуляции выработки IL-17 нейтрофилами (Werner et al., 2009). Он также необходим для ответа на IL-22, а также для высвобождения IL-1α, IL-12, CCL3, CCL4 и TNFα (Gessner et al. , 2012). Дектин-1 играет роль в адаптивном иммунном ответе на A. fumigatus , дефицит которого приводит к изменению созревания специфических Т-клеток (Rivera et al., 2011), что приводит к увеличению продукции Dectin-1-зависимых CXCL1, CXCL2 и TNFα макрофагами, происходящими из костного мозга (Carrion Sde et al., 2013). Эти зависимые от Dectin-1 ответы более актуальны в прорастающих конидиях и молодых гифах, поскольку экспонируются более высокие уровни β-1,3-глюканов, чем в зрелых гифах, где они покрыты экзополисахаридами (Gravelat et al., 2013). Что касается α-1,3-глюкана, рецептор хозяина не идентифицирован. Мутант с тройной делецией генов, регулирующих биосинтез, привел к увеличению воздействия поверхностных PAMP, поэтому он мог играть роль в маскировке этих мотивов от иммунного распознавания (Beauvais et al., 2013).

Одним из важных экзополисахаридов является галактозаминогалактан, адгезин, который облегчает связывание гиф с макрофагами, нейтрофилами и тромбоцитами (Fontaine et al. , 2011; Rambach et al., 2015). Это было связано с иммуносупрессивной активностью, маскирующей β-глюканы клеточной стенки от распознавания Dectin-1, снижением апоптоза полиморфно-ядерных нейтрофилов посредством механизма, зависимого от NK-клеток, и продукции ROS (Gravelat et al., 2013; Robinet et al., 2014) . Кроме того, этот полисахарид способствует развитию грибков у иммунокомпетентных мышей из-за его иммуносупрессивной активности, связанной с уменьшением инфильтратов нейтрофилов (Fontaine et al., 2011). У людей полисахарид ингибирует защитный ответ Th2 и Th27 по отношению к Th3, способствуя секреции IL-1Ra мононуклеарными клетками периферической крови человека (Gresnigt et al., 2014). Галактоманнан также оказывает пагубное влияние на иммунную систему, способствуя грибковой инфекции. DC-SIGN представляет собой рецептор адгезии, который специфически взаимодействует с галактоманнанами клеточной стенки A. fumigatus (Serrano-Gomez et al., 2004). Дектин-2 — еще один рецептор, который распознает α-маннаны и играет важную роль в связывании конидий и гиф макрофагами THP-1, что приводит к высвобождению TNF-α и IFN-α, а также к усилению противогрибковой активности плазматических дендритных клеток (Loures et al. al., 2015).

Наконец, рецептор хозяина еще не продемонстрирован для хитина, внутреннего компонента клеточной стенки Aspergillus . Иммунный ответ на хитин противоречив, и точные механизмы, определяющие его воспалительную сигнатуру, плохо изучены. Было показано, что он обладает провоспалительными, а также противовоспалительными свойствами в зависимости от наличия костимулирующих патоген-ассоциированных молекулярных структур и иммуноглобулинов (Becker et al., 2016). Его роль зависит от контекста, поскольку его распознавание и способность взаимодействовать с рецепторами зависит от типа клеток, концентрации и размера частиц (Da Silva et al., 2009). Тем не менее, похоже, что большинство исследований связывают хитин с ответом преимущественно типа 2 (Snarr et al., 2017).

Клеточная стенка как противогрибковая мишень

Как было описано ранее, препараты на основе эхинокандинов представляют собой противогрибковые соединения, которые нацелены на синтез β-1,3-глюкана клеточной стенкой (Aguilar-Zapata et al. , 2015). Однако из-за ограниченной противогрибковой активности этих препаратов против Aspergillus spp., Соединения эхинокандинов используются только в качестве альтернативы или спасательной терапии для лечения инвазивного аспергиллеза, когда терапия первой линии с помощью азольных препаратов не дает результата (Aruanno et al., 2019). Примечательно, что новый противогрибковый препарат под названием ибрексафунгерп (SCY-078) обладает широкой активностью in vitro и in vivo против широкого спектра видов Aspergillus (Ghannoum et al., 2018).

В настоящее время не существует лицензированных вакцин Aspergillus для защиты людей от аспергиллеза (Levitz, 2017). Недавно группа Cassone разработала конъюгат β-1,3-D-глюкана в форме ламинарина и дифтерийного анатоксина CRM197.Углеводные антигены слабо иммуногенны, поэтому конъюгация с белком-носителем значительно усиливает специфические ответы антител, защищая в этом случае от A. fumigatus и C. albicans (Torosantucci et al., 2005). Кроме того, очищенные гликаны клеточной стенки использовались в качестве иммуногенов при интраназальной вакцинации α- и β-1,3-D-глюканами, но не галактоманнаном (Bozza et al., 2009). Учитывая высокую заболеваемость и смертность, связанные с аспергиллезом, еще предстоит проделать большую работу, чтобы вакцины против этого патогена стали реальным вариантом.

Заключение

Клеточная стенка грибов представляет собой органеллу, состав которой играет решающую роль в жизнеспособности, морфологии и защите клеток от различных стрессоров. Внутри царства грибов существует неоднородность состава клеточной стенки с видами, которые обладают уникальными характеристиками, которые отличают их от других грибов. Синтез основных компонентов клеточной стенки осуществляется разными генами, среди которых выделяются гены FKS1 , AGS1 и CHS , хотя существуют тысячи генов, участвующих в синтезе, передаче сигналов и клеточной стенке. сборка.В этом обзоре мы обсуждали, как различные компоненты клеточной стенки играют важную роль в вирулентности этих патогенов и как клеточная стенка взаимодействует с иммунной системой хозяина. Мутанты генов, участвующих в синтезе различных компонентов стенки, показали потерю вирулентности на животных моделях у видов Candida . Клеточная стенка грибов остается наиболее привлекательной мишенью для противогрибковых препаратов следующего поколения. Хотя верно, что в последнее десятилетие биология клеточной стенки грибов была глубоко изучена, многие вопросы остаются без ответа, требуя дополнительных исследований.

Взносы авторов

NT-C, RG-R, HO и JR написали первоначальный черновик рукописи. ХО разработал схему. JR проверил английский язык рукописи. NT-C контролировал исследование.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Агилар-Сапата, Д., Петрайтиене, Р., и Петрайтис, В. (2015). Эхинокандины: расширяющийся противогрибковый арсенал. Clin. Заразить. Дис. 61 (Дополнение 6), S604 – S611. DOI: 10.1093 / cid / civ814

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Агустиньо, Д. П., Миллер, Л. К., Ли, Л. X. и Деринг, Т. Л. (2018). Очистка лука: внешние слои Cryptococcus neoformans . Mem. Inst. Освальдо. Круз. 113: e180040. DOI: 10.1590 / 0074-02760180040

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Айманианда, В., Bayry, J., Bozza, S., Kniemeyer, O., Perruccio, K., Elluru, S.R., et al. (2009). Поверхностный гидрофобин препятствует иммунному распознаванию спор грибов, переносимых по воздуху. Природа 460, 1117–1121. DOI: 10.1038 / nature08264

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Айманианда В., Сименел К., Гарно К., Клаво К., Тада Р. , Барбин Л. и др. (2017). Двойная активность, отвечающая за удлинение и разветвление бета (1,3) -глюкана в клеточной стенке грибов. мБио 8: 00619-17. DOI: 10.1128 / mBio.00619-17

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Amin, S., Thywissen, A., Heinekamp, ​​T., Saluz, H.P., and Brakhage, A.A. (2014). Меланин-зависимая выживаемость конидий Apergillus fumigatus в эпителиальных клетках легких. Внутр. J. Med. Microbiol. 304, 626–636. DOI: 10.1016 / j.ijmm.2014.04.009

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Аруанно, М., Глампедакис, Э., и Ламот, Ф. (2019). Эхинокандины для лечения инвазивного аспергиллеза: от лаборатории до постели больного. Антимикробный. Агенты Chemother. 63: AAC.00399-19. DOI: 10.1128 / AAC.00399-19

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бэйн, Дж. М., Лоу, Дж., Льюис, Л. Е., Окаи, Б., Уоллс, К. А., Баллоу, Э. Р. и др. (2014). Candida albicans Образование гиф и маннановая маскировка бета-глюкана ингибируют созревание фагосом макрофагов. мБио 5: e01874. DOI: 10.1128 / mBio.01874-14

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бейкер, Л. Г., Шпехт, К. А., Донлин, М. Дж., И Лодж, Дж. К. (2007). Хитозан, деацетилированная форма хитина, необходим для целостности клеточной стенки Cryptococcus neoformans . Эукариот. Cell 6, 855–867. DOI: 10.1128 / ec.00399-06

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бейкер, Л. Г., Шпехт, К.А. и Лодж Дж. К. (2011). Хитозан клеточной стенки необходим для вирулентности условно-патогенного микроорганизма Cryptococcus neoformans . Эукариот. Cell 10, 1264–1268. DOI: 10.1128 / EC.05138-11

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бэнкс, И. Р., Шпехт, К. А., Донлин, М. Дж., Герик, К. Дж., Левиц, С. М., и Лодж, Дж. К. (2005). Хитинсинтаза и ее белок-регулятор имеют решающее значение для производства хитозана и роста грибкового патогена Cryptococcus neoformans . Эукариот. Cell 4, 1902–1912. DOI: 10.1128 / ec.4.11.1902-1912.2005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бэйри, Дж., Боссар, А., Дюфрен, Ю. Ф., Шарма, М., Бансал, К., Книмейер, О., и др. (2014). Характеристика структуры поверхности конидий Aspergillus fumigatus , мутировавших в пути синтеза меланина и их клеточного иммунного ответа человека. Заражение. Иммун. 82, 3141–3153. DOI: 10.1128 / IAI.01726-14

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бердсли, Дж., Соррелл, Т.С., и Чен, С.С. (2019). Криптококковые инфекции центральной нервной системы у пациентов, не инфицированных ВИЧ. Дж. Грибы 5: E71.

Google Scholar

Beauvais, A., Bozza, S., Kniemeyer, O., Formosa, C., Balloy, V., Henry, C., et al. (2013). Делеция генов альфа- (1,3) -глюкансинтазы вызывает реструктуризацию конидиальной клеточной стенки, ответственной за авирулентность Aspergillus fumigatus . PLoS Pathog. 9: e1003716. DOI: 10.1371 / journal.ppat.1003716

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бове, А., Брюно, Дж. М., Мол, П. К., Буитраго, М. Дж., Легран, Р., и Латж, Дж. П. (2001). Глюкансинтазный комплекс Aspergillus fumigatus . J. Bacteriol. 183, 2273–2279. DOI: 10.1128 / jb.183.7.2273-2279.2001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Beauvais Anne, P. D. S., and Latgé, J. P. (2006). Роль α (1-3) глюкана в aspergillus fumigatus и других грибковых патогенах человека. Fungi Environ. 269–288. DOI: 10.1017 / CBO9780511541797.014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беккер, К. Л., Айманианда, В., Ван, X., Греснигт, М. С., Аммердорфер, А., Якобс, К. В. и др. (2016). Хитин клеточной стенки Aspergillus индуцирует противовоспалительные и провоспалительные цитокины в PBMC человека через рецептор Fc-гамма / путь Syk / PI3K. мБио 7: 01823-15. DOI: 10.1128 / mBio.01823-15

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боуман, С.М. и Фри С. Дж. (2006). Строение и синтез клеточной стенки грибов. Bioessays 28, 799–808.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Boxx, G. M., Kozel, T. R., Nishiya, C. T., и Zhang, M. X. (2010). Влияние маннана и глюкана на активацию комплемента и связывание C3 Candida albicans . Заражение. Иммун. 78, 1250–1259. DOI: 10.1128 / IAI.00744-09

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Boxx, г.М., Нишия, К. Т., Козел, Т. Р., и Чжан, М. X. (2009). Характеристики Fc-независимого человеческого антиманнанового антитела, опосредованного альтернативным путем инициирования отложения C3 в Candida albicans . Мол. Иммунол. 46, 473–480. DOI: 10.1016 / j.molimm.2008.10.008

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bozza, S., Clavaud, C., Giovannini, G. , Fontaine, T., Beauvais, A., Sarfati, J., et al. (2009). Иммунное зондирование белков, гликолипидов и полисахаридов Aspergillus fumigatus и влияние на иммунитет Th и вакцинацию. J. Immunol. 183, 2407–2414. DOI: 10.4049 / jimmunol.0
1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Браун П. К. и Кальдероне Р. А. (1978). Синтез хитина в Candida albicans : сравнение дрожжевой и гифальной форм. J. Bacteriol. 133, 1472–1477.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Браун, Г. Д., Тейлор, П. Р., Рид, Д. М., Уилмент, Дж. А., Уильямс, Д. Л., Мартинес-Помарес, Л. и др.(2002). Дектин-1 является основным рецептором бета-глюкана на макрофагах. J. Exp. Med. 196, 407–412. DOI: 10.1084 / jem.20020470

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Булава, К. Э., Миллер, Д. У., Генри, Л. К., и Беккер, Дж. М. (1995). Ослабленная вирулентность хитин-дефицитных мутантов Candida albicans . Proc. Natl. Акад. Sci. США 92, 10570–10574. DOI: 10.1073 / pnas.92.23.10570

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Камачо, Э., Криссиан, К., Кордеро, Р. Дж. Б., Липораги-Лопес, Л., Старк, Р. Э. и Касадеваль, А. (2017). N-ацетилглюкозамин влияет на состав клеточной стенки Cryptococcus neoformans и архитектуру меланина. Микробиология 163, 1540–1556. DOI: 10.1099 / mic.0.000552

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каррион Сде, Дж., Леал, С. М. младший, Ганнум, М. А., Айманианда, В., Латге, Дж. П., и Перлман, Э. (2013). Гидрофобин RodA на спорах Aspergillus fumigatus маскирует dectin-1- и dectin-2-зависимые ответы и увеличивает выживаемость грибов in vivo . J. Immunol. 191, 2581–2588. DOI: 10.4049 / jimmunol.1300748

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Касадеваль, А., Коэльо, К., Кордеро, Р. Дж. Б., Драготакес, К. , Юнг, Э., Видж, Р. и др. (2018). Капсула Cryptococcus neoformans . Вирулентность 1431087, 1–10. DOI: 10.1080 / 21505594.2018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Касадеваль А., Перфект Дж. (1998). Cryptococcus Neoformans. Вашингтон, округ Колумбия: ASM.

Google Scholar

Шанталь, Ф., Гоу, Н. А. Р., Гонсалвес, Т. (2016). Важность подклассов хитинсинтазных ферментов с миозиноподобными доменами для приспособленности грибов. Br. Mycol. Soc. 30, 1–14. DOI: 10.1016 / j.fbr.2016.03.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chattaway, F. W., Holmes, M. R., and Barlow, A. J. (1968). Состав клеточной стенки мицелиальной и бластоспоровой форм Candida albicans . J. Gen. Microbiol. 51, 367–376. DOI: 10.1099 / 00221287-51-3-367

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чайакулкири, М., Джонстон, С. А., Оэй, Дж. Б., Лев, С., Уильямсон, П. Р., Уилсон, К. Ф. и др. (2011). SEC14 является специфическим требованием для секреции фосфолипазы B1 и патогенности Cryptococcus neoformans . Мол. Microbiol. 80, 1088–1101. DOI: 10.1111 / j.1365-2958.2011.07632.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кортес, Дж.К. Г., Курто, М. А., Карвалью, В. С. Д., Перес, П., и Рибас, Дж. К. (2019). Клеточная стенка грибов как цель для разработки новых противогрибковых методов лечения. Biotechnol. Adv. 37: 107352. DOI: 10.1016 / j.biotechadv.2019.02.008

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Костачел, К., Коддевиль, Б., Латж, Дж. П., и Фонтейн, Т. (2005). Гликозилфосфатидилинозит-заякоренный грибной полисахарид в Aspergillus fumigatus . Дж.Биол. Chem. 280, 39835–39842. DOI: 10.1074 / jbc.m510163200

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Да Силва, К. А., Чалуни, К., Уильямс, А., Хартл, Д., Ли, К. Г., и Элиас, Дж. А. (2009). Хитин является зависимым от размера регулятором продукции макрофагов TNF и IL-10. J. Immunol. 182, 3573–3582. DOI: 10.4049 / jimmunol.0802113

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дамбуза, И. М., Дрейк, Т., Chapuis, A., Zhou, X., Correia, J., Taylor-Smith, L., et al. (2018). Клетка Cryptococcus neoformans Titan является индуцибельным и регулируемым морфотипом, лежащим в основе патогенеза. PLoS Pathog. 14: e1006978. DOI: 10.1371 / journal.ppat.1006978

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

de Groot, P. W., Kraneveld, E. A., Yin, Q. Y., Dekker, H. L., Gross, U., Crielaard, W., et al. (2008). Клеточная стенка человеческого патогена Candida glabrata : дифференциальное включение новых адгезиноподобных белков стенки. Эукариот. Cell 7, 1951–1964. DOI: 10.1128 / EC.00284-08

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дель Паласио, А. , Вильяр, Дж., И Альгамбра, А. (2009). [Эпидемиология инвазивного кандидоза в педиатрической и взрослой популяции]. Rev. Iberoam. Микол. 26, 2–7.

Google Scholar

Дихтль, К., Хельмшротт, К., Дирр, Ф., и Вагенер, Дж. (2012). Расшифровка передачи сигналов целостности клеточной стенки в Aspergillus fumigatus : идентификация и функциональная характеристика сенсоров стресса клеточной стенки и соответствующих Rho GTPases. Мол. Microbiol. 83, 506–519. DOI: 10.1111 / j.1365-2958.2011.07946.x ​​

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дихтль, К., Самантарай, С., Айманианда, В., Чжу, З., Прево, М. К., Латге, Дж. П. и др. (2015). Aspergillus fumigatus , лишенный бета-1,3-глюкана клеточной стенки, является жизнеспособным, сильно выделяет галактоманнан и убивается ингибиторами образования перегородки. Мол. Microbiol. 95, 458–471. DOI: 10.1111 / mmi.12877

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дин, Х. , Майер, Ф. Л., Санчес-Леон, Э., де С Араужо, Г. Р., Фразес, С., и Кронстад, Дж. У. (2016). Сети волокон и факторы: регуляция образования капсулы у Cryptococcus neoformans . F1000Res 5: F1000. DOI: 10.12688 / f1000research.8854.1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Доблин М. С., Петтолино Ф. А., Уилсон С. М., Кэмпбелл Р., Бертон Р. А., Финчер Г. Б. и др. (2009). Ген CSLH, подобный синтазе ячменной целлюлозы, опосредует синтез (1,3; 1,4) -бета-D-глюкана у трансгенного Arabidopsis . Proc. Natl. Акад. Sci. США 106, 5996–6001. DOI: 10.1073 / pnas.09106

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Деринг, Т. Л. (2009). Как это мило! Биогенез клеточной стенки и формирование полисахаридной капсулы у Cryptococcus neoformans . Annu. Rev. Microbiol. 63, 223–247. DOI: 10.1146 / annurev.micro.62.081307.162753

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дуглас, К.М., Фур, Ф., Марринан, Дж. А., Морин, Н., Нильсен, Дж. Б., Даль, А. М. и др. (1994). Ген Saccharomyces cerevisiae FKS1 (ETG1) кодирует интегральный мембранный белок, который является субъединицей 1,3-бета-D-глюкансинтазы. Proc. Natl. Акад. Sci. США 91, 12907–12911. DOI: 10.1073 / pnas.91.26.12907

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эйгенхеер, Р. А., Джин Ли, Ю., Блюмвальд, Э., Финни, Б. С., и Джелли, А. (2007). Внеклеточные гликозилфосфатидилинозитол-заякоренные маннопротеины и протеазы Cryptococcus neoformans . FEMS Yeast Res. 7, 499–510. DOI: 10.1111 / j.1567-1364.2006.00198.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эванс, Р. Дж., Ли, З., Хьюз, В. С., Джорджевич, Дж. Т., Нильсен, К., и Мэй, Р. К. (2015). Криптококковая фосфолипаза B1 необходима для внутриклеточной пролиферации и контроля морфологии клеток титана во время инфицирования макрофагами. Заражение. Иммун. 83, 1296–1304. DOI: 10.1128 / IAI.03104-14

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Fonseca, F.L., Nimrichter, L., Cordero, R.J., Frases, S., Rodrigues, J., Goldman, D. L., et al. (2009). Роль хитина и хитоолигомеров в архитектуре капсулы Cryptococcus neoformans . Эукариот. Cell 8, 1543–1553. DOI: 10.1128 / EC.00142-09

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фонсека, Ф. Л., Рейс, Ф. К. Г., Сена, Б. А. Г., Йозефович, Л. Дж., Кметч, Л., и Родригес, М. Л. (2018). Упущенные из виду гликановые компоненты капсулы cryptococcus . Curr. Вверх. Microbiol. Иммунол. 422, 31–43. DOI: 10.1007 / 82_2018_140

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фонтейн, Т., Делангл, А., Сименел, К., Коддевиль, Б., ван Влит, С. Дж., Ван Койк, Ю., и др. (2011). Галактозааминогалактан, новый иммунодепрессивный полисахарид Aspergillus fumigatus . PLoS Pathog. 7: e1002372. DOI: 10.1371 / journal.ppat.1002372

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фонтейн, Т., Сименел, К., Дюбрюк, Г., Адам, О., Делепьер, М., Лемуан, Дж. И др. (2000). Молекулярная организация нерастворимой в щелочах фракции клеточной стенки Aspergillus fumigatus . J. Biol. Chem. 275, 27594–27607.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Галан-Диес, М., Арана, Д. М., Серрано-Гомес, Д., Кремер, Л., Касасновас, Дж. М., Ортега, М., и др. (2010). Candida albicans Воздействие бета-глюкана контролируется грибковым CEK1-опосредованным митоген-активируемым протеинкиназным путем, который модулирует иммунные ответы, запускаемые через дектин-1. Заражение. Иммун. 78, 1426–1436. DOI: 10.1128 / IAI.00989-09

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гарсия-Родас, Р., де Оливейра, Х. К., Тревижано-Контадор, Н., и Сарагоса, О. (2018). Клетки криптококкового титана: когда все дрожжевые клетки вырастают. Curr. Вверх. Microbiol. Иммунол. 422, 101–120. DOI: 10.1007 / 82_2018_145

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gastebois, A., Fontaine, T., Latge, J.П., Муйна И. (2010). бета (1-3) Глюканозилтрансфераза Gel4p необходима для Aspergillus fumigatus . Эукариот. Cell 9, 1294–1298. DOI: 10.1128 / EC.00107-10

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гесснер, М.А., Вернер, Дж. Л., Лилли, Л. М., Нельсон, М. П., Мец, А. Э., Данауэй, К. В. и др. (2012). Дектин-1-зависимый интерлейкин-22 способствует ранней врожденной защите легких от Aspergillus fumigatus . Заражение.Иммун. 80, 410–417. DOI: 10.1128 / IAI.05939-11

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ганноум, М., Лонг, Л., Ларкин, Э. Л., Ишам, Н., Шериф, Р., Боррото-Эсода, К. и др. (2018). Оценка противогрибковой активности нового перорального ингибитора глюкансинтазы SCY-078, отдельно и в комбинации, для лечения инвазивного аспергиллеза . Антимикробный. Агенты Chemother. 62: AAC.00244-18. DOI: 10.1128 / AAC.00244-18

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гилберт, Н.М., Донлин, М. Дж., Герик, К. Дж., Шпехт, К. А., Джорджевич, Дж. Т., Уилсон, К. Ф. и др. (2010). Гены KRE необходимы для синтеза бета-1,6-глюкана, поддержания архитектуры капсулы и закрепления белков клеточной стенки в Cryptococcus neoformans . Мол. Microbiol. 76, 517–534. DOI: 10.1111 / j.1365-2958.2010.07119.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гоу, Н. А. Р., Латге, Дж. П., и Манро, К. А. (2017). Клеточная стенка грибов: строение, биосинтез и функции. Microbiol. Спектр. 5: FUNK-0035-2016. DOI: 10.1128 / microbiolspec.FUNK-0035-2016

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Грейнджер, Б. Л. (2018). Доступность и вклад в маскировку глюкана природных и генетически меченных версий белка стенки дрожжей 1 из Candida albicans . PLoS One 13: e01

. DOI: 10.1371 / journal.pone.01

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гравелат, Ф.N., Beauvais, A., Liu, H., Lee, M.J., Snarr, B.D., Chen, D., et al. (2013). Aspergillus галактозаминогалактан опосредует присоединение к составляющим организма хозяина и скрывает гиф бета-глюкан от иммунной системы. PLoS Pathog. 9: e1003575. DOI: 10.1371 / journal.ppat.1003575

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Греснигт, М.С., Бозза, С., Беккер, К. Л., Йустен, Л. А., Абдоллахи-Рудсаз, С., ван дер Берг, В. Б. и др. (2014). Фактор полисахаридной вирулентности из Aspergillus fumigatus вызывает противовоспалительные эффекты за счет индукции антагониста рецептора интерлейкина-1. PLoS Pathog. 10: e1003936. DOI: 10.1371 / journal.ppat.1003936

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Генри К., Фонтейн Т., Хеддерготт К., Робине П., Айманианда В., Бо Р. и др. (2016). Биосинтез маннана клеточной стенки в конидии и мицелии Aspergillus fumigatus . Cell Microbiol. 18, 1881–1891. DOI: 10,1111 / cmi.12665 ​​

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Генри, К., Li, J., Danion, F., Alcazar-Fuoli, L., Mellado, E., Beau, R., et al. (2019). Две маннозилтрансферазы KTR ответственны за биосинтез маннанов клеточной стенки и контролируют поляризованный рост у Aspergillus fumigatus . мБио 10: 02647-18. DOI: 10.1128 / mBio.02647-18

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эрнандес-Чавес, М. Дж., Перес-Гарсия, Л. А., Нино-Вега, Г. А., и Мора-Монтес, Х. М. (2017). Грибковые стратегии уклонения от распознавания иммунным ответом хозяина. J. Fungi 3:51. DOI: 10.3390 / jof3040051

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Херре, Дж., Уилмент, Дж. А., Гордон, С., и Браун, Г. Д. (2004). Роль Дектина-1 в противогрибковом иммунитете. Crit. Rev. Immunol. 24, 193–203.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Хоммель, Б., Мукаремера, Л., Кордеро, Р. Дж. Б., Коэльо, К., Дежарден, К. А., Стурни-Леклер, А. и др. (2018). Образование клеток титана в Cryptococcus neoformans точно регулируется условиями окружающей среды и модулируется положительными и отрицательными генетическими регуляторами. PLoS Pathog. 14: e1006982. DOI: 10.1371 / journal.ppat.1006982

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Канетсуна, Ф., Карбонелл, Л. М., Морено, Р. Э. и Родригес, Дж. (1969). Состав клеточной стенки дрожжевых и мицелиальных форм Paracoccidioides brasiliensis . J. Bacteriol. 97, 1036–1041.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Кобаяси, Х., Оямада, Х., Ивадате, Н., Судзуки, Х., Митобе, Х., Такахаши К. и др. (1998). Структурная и иммунохимическая характеристика бета-1,2-связанного остатка маннобиозилфосфата в маннане клеточной стенки Candida glabrata . Arch. Microbiol. 169, 188–194. DOI: 10.1007 / s002030050559

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Конети А., Линке М. Дж., Брюммер Э. и Стивенс Д. А. (2008). Уклонение от врожденных иммунных ответов: доказательства того, что маннозо-связывающий лектин ингибирует продукцию фактора некроза опухоли альфа макрофагами в ответ на Blastomyces dermatitidis . Заражение. Иммун. 76, 994–1002. DOI: 10.1128 / iai.01185-07

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кришнан, Б. Р., Джеймс, К. Д., Полоуи, К., Брайант, Б. Дж., Вайдья, А., Смит, С., и др. (2017). CD101, новый эхинокандин с исключительной стабильностью и повышенной растворимостью в воде. J. Antibiot. 70, 130–135. DOI: 10.1038 / ja.2016.89

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ларкин, Э.Л., Лонг, Л., Ишам, Н., Боррото-Эсода, К., Барат, С., Ангуло, Д. и др. (2019). Новый ингибитор 1,3-бета-d-глюкана, ибрексафунгерп (ранее SCY-078), проявляет сильную активность в среде с более низким pH у Vulvovaginitis . Антимикробный. Агенты Chemother. 63: AAC.02611-18. DOI: 10.1128 / AAC.02611-18

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, К. К., Маккаллум, Д. М., Якобсен, М. Д., Уокер, Л. А., Odds, Ф. К., Гоу, Н. А. и др.(2012). Повышенный уровень хитина клеточной стенки в Candida albicans придает устойчивость к эхинокандину in vivo. Антимикробный. Агенты Chemother. 56, 208–217. DOI: 10.1128 / AAC.00683-11

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лима-Нето, Р. Г., Бельтрао, Э. И., Оливейра, П. К., и Невес, Р. П. (2011). Присоединение Candida albicans и Candida parapsilosis к эпителиальным клеткам коррелирует с углеводами на поверхности клеток грибов. Микозы 54, 23–29. DOI: 10.1111 / j.1439-0507.2009.01757.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю Л., Тевари Р. П. и Уильямсон П. Р. (1999). Лакказа защищает Cryptococcus neoformans от противогрибковой активности альвеолярных макрофагов. Заражение. Иммун. 67, 6034–6039.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Лурес, Ф. В., Ром, М., Ли, К. К., Сантос, Э., Ван, Дж. П., Шпехт, К. А. и др.(2015). Распознавание гиф Aspergillus fumigatus человеческими плазматическими дендритными клетками опосредуется дектином-2 и приводит к образованию внеклеточных ловушек. PLoS Pathog. 11: e1004643. DOI: 10.1371 / journal.ppat.1004643

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Малиджи, М.А., Селитренникофф, К.П. (2005). Cryptococcus neoformans устойчивость к эхинокандинам: (1,3) активность бета-глюкансинтазы чувствительна к эхинокандинам. Антимикробный. Агенты Chemother. 49, 2851–2856. DOI: 10.1128 / aac.49.7.2851-2856.2005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Марувада, Р., Чжу, Л., Пирс, Д., Чжэн, Ю., Перфект, Дж., Квон-Чунг, К. Дж. И др. (2012). Cryptococcus neoformans фосфолипаза B1 активирует клетку-хозяин Rac1 для прохождения через гематоэнцефалический барьер. Cell Microbiol. 14, 1544–1553. DOI: 10.1111 / j.1462-5822.2012.01819.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мазур, П., Morin, N., Baginsky, W., el-Sherbeini, M., Clemas, J. A., Nielsen, J. B., et al. (1995). Дифференциальная экспрессия и функция двух гомологичных субъединиц дрожжевой 1,3-бета-D-глюкансинтазы. Мол. Cell Biol. 15, 5671–5681. DOI: 10.1128 / mcb.15.10.5671

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Медник А. Дж., Носанчук Дж. Д. и Касадеваль А. (2005). Меланизация Cryptococcus neoformans влияет на воспалительные реакции легких во время криптококковой инфекции. Заражение. Иммун. 73, 2012–2019. DOI: 10.1128 / iai.73.4.2012-2019.2005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мора-Монтес, Х. М., Нетеа, М. Г., Ферверда, Г., Ленардон, М. Д., Браун, Г. Д., Мистри, А. Р. и др. (2011). Распознавание и блокирование клеток врожденного иммунитета хитином Candida albicans . Заражение. Иммун. 79, 1961–1970. DOI: 10.1128 / IAI.01282-10

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мукаремера, Л., Ли, К. К., Вагенер, Дж., Визнер, Д. Л., Гоу, Н. А. Р. и Нильсен, К. (2018). Производство клеток титана в Cryptococcus neoformans изменяет структуру клеточной стенки и капсулы во время инфекции. Cell Surf. 1, 15–24. DOI: 10.1016 / j.tcsw.2017.12.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Манро, К. А., Винтер, К., Бьюкен, А., Генри, К., Беккер, Дж. М., Браун, А. Дж. И др. (2001). Chs1 из Candida albicans представляет собой незаменимую хитинсинтазу, необходимую для синтеза перегородки и целостности клеток. Мол. Microbiol. 39, 1414–1426. DOI: 10.1046 / j.1365-2958.2001.02347.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Muszkieta, L., Aimanianda, V., Mellado, E., Gribaldo, S., Alcazar-Fuoli, L., Szewczyk, E., et al. (2014). Расшифровка роли семейств хитинсинтазы 1 и 2 в росте in vivo и in vitro Aspergillus fumigatus путем множественной направленной делеции генов. Cell Microbiol. 16, 1784–1805.DOI: 10,1111 / cmi.12326

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Muszkieta, L., Fontaine, T., Beau, R., Mouyna, I., Vogt, M. S., Trow, J., et al. (2019). Семейство DFG, заякоренное гликозилфосфатидилинозитом, необходимо для встраивания галактоманнана в бета- (1,3) -глюкан-хитиновое ядро ​​клеточной стенки Aspergillus fumigatus . м Сфера 4: 00397-19. DOI: 10.1128 / mSphere.00397-19

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Носанчук, Ю.Д., и Касадеваль А. (2006). Влияние меланина на вирулентность микробов и клиническую устойчивость к антимикробным соединениям. Антимикробный. Агенты Chemother. 50, 3519–3528. DOI: 10.1128 / aac.00545-06

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Новер, М. К., Уильямсон, П. Р., Фахардо, Р. С., и Хаффнагл, Г. Б. (2004). CNLAC1 необходим для внелегочного распространения Cryptococcus neoformans , но не для персистирования в легких. Заражение.Иммун. 72, 1693–1699. DOI: 10.1128 / iai.72.3.1693-1699.2004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Окагаки, Л. Х., Штамм, А. К., Нильсен, Дж. Н., Шарлье, К., Балтес, Н. Дж., Кретьен, Ф. и др. (2010). Морфология криптококковых клеток влияет на взаимодействия и патогенность клеток-хозяев. PLoS Pathog. 6: e1000953. DOI: 10.1371 / journal.ppat.1000953

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пауловикова, Л., Пауловикова Е., Карелин А.А., Цветков Ю.Е., Нифантьев Н.Е., Быстрицкий С. (2015). Иммунный клеточный ответ на конъюгаты разветвленных альфа-олигоманнозидов, полученных из клеточной стенки Candida , у мышей. J. Microbiol. Иммунол. Заразить. 48, 9–19. DOI: 10.1016 / j.jmii.2013.08.020

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пасос К., Морагес М. Д., Киндос Г., Понтон Дж. И дель Паласио А. (2006). Диагностический потенциал (1,3) -бета-D-глюкана и антител против Candida albicans из зародышевой трубки для диагностики и терапевтического мониторинга инвазивного кандидоза у взрослых пациентов с нейтропенией. Rev. Iberoam. Микол. 23, 209–215.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Пфуллер Р., Грейзер Ю., Эрхард М. и Греневальд М. (2011). Новый вид дрожжей, устойчивых к флуцитозину, Candida pseudoaaseri , вызывает заболевание у онкологического пациента. J. Clin. Microbiol. 49, 4195–4202. DOI: 10.1128 / JCM.05090-11

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Понтон, Дж. (2008). [Клеточная стенка грибов и механизм действия анидулафунгина]. Rev. Iberoam. Микол. 25, 78–82.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Пулен Д. и Жуо Т. (2004). Candida albicans гликаны клеточной стенки, рецепторы и ответы хозяина: элементы решающего перекрестного взаимодействия. Curr. Opin. Microbiol. 7, 342–349. DOI: 10.1016 / j.mib.2004.06.011

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кадота, Х., Пайтон, К. П., Иноуэ, С. Б., Арисава, М., Анраку, Ю., Чжэн, Ю., и другие. (1996). Идентификация дрожжевой Rho1p GTPase как регуляторной субъединицы 1,3-бета-глюкансинтазы. Наука 272, 279–281. DOI: 10.1126 / science.272.5259.279

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Раджасингем Р., Смит Р. М., Парк Б. Дж., Джарвис Дж. Н., Говендер Н. П., Чиллер Т. М. и др. (2017). Глобальное бремя заболеваний криптококковым менингитом, связанным с ВИЧ: обновленный анализ. Lancet Infect. Дис. 17, 873–881.DOI: 10.1016 / S1473-3099 (17) 30243-8

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Rambach, G., Blum, G., Latge, J. P., Fontaine, T., Heinekamp, ​​T., Hagleitner, M., et al. (2015). Идентификация компонентов поверхности Aspergillus fumigatus , которые опосредуют взаимодействие конидий и гиф с тромбоцитами человека. J. Infect. Дис. 212, 1140–1149. DOI: 10.1093 / infdis / jiv191

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рэппли, К.А., Айссенберг, Л. Г., и Гольдман, В. Э. (2007). Histoplasma capsulatum альфа- (1,3) -глюкан блокирует распознавание врожденным иммунитетом рецептором бета-глюкана. Proc. Natl. Акад. Sci. США 104, 1366–1370. DOI: 10.1073 / pnas.0609848104

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Риз, А. Дж., И Деринг, Т. Л. (2003). Альфа-1,3-глюкан клеточной стенки необходим для закрепления капсулы Cryptococcus neoformans . Мол. Microbiol. 50, 1401–1409. DOI: 10.1046 / j.1365-2958.2003.03780.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Риз, А. Дж., Йонеда, А., Брегер, Дж. А., Бове, А., Лю, Х., Гриффит, К. Л. и др. (2007). Потеря альфа (1-3) глюкана клеточной стенки влияет на Cryptococcus neoformans от ультраструктуры до вирулентности. Мол. Microbiol. 63, 1385–1398. DOI: 10.1111 / j.1365-2958.2006.05551.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ривера, А., Hohl, T. M., Collins, N., Leiner, I., Gallegos, A., Saijo, S., et al. (2011). Дектин-1 диверсифицирует Aspergillus fumigatus -специфические Т-клеточные ответы, ингибируя дифференцировку Т-хелперов CD4 типа 1. J. Exp. Med. 208, 369–381. DOI: 10.1084 / jem.20100906

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Робине П., Байшелье Ф., Фонтен Т., Пикар К., Дебре П., Вийяр В. и др. (2014). Фактор полисахаридной вирулентности грибкового патогена человека вызывает апоптоз нейтрофилов через NK-клетки. J. Immunol. 192, 5332–5342. DOI: 10.4049 / jimmunol.1303180

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Роса, Л. Х., Алмейда Виейра Мде, Л., Сантьяго, И. Ф., и Роза, К. А. (2010). Сообщество эндофитных грибов, ассоциированных с двудольным растением Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl. ( Caryophyllaceae ) в Антарктиде. FEMS Microbiol. Ecol. 73, 178–189. DOI: 10.1111 / j.1574-6941.2010.00872.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рубин-Бежерано, И., Абейджон, К., Магнелли, П., Грисафи, П., и Финк, Г. Р. (2007). Фагоцитоз нейтрофилов человека стимулируется уникальным компонентом клеточной стенки гриба. Клеточный микроб-хозяин 2, 55–67. DOI: 10.1016 / j.chom.2007.06.002

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сакагути, Н., Баба, Т., Фукудзава, М., и Оно, С. (1993). Ультраструктурное исследование Cryptococcus neoformans методом быстрой заморозки и глубокого травления. Mycopathologia 121, 133–141.DOI: 10.1007 / bf01104068

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Салас, С. Д., Беннет, Дж. Э., Квон-Чунг, К. Дж., Перфект, Дж. Р. и Уильямсон, П. Р. (1996). Влияние гена лакказы CNLAC1 на вирулентность Cryptococcus neoformans . J. Exp. Med. 184, 377–386. DOI: 10.1084 / jem.184.2.377

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Самар Д., Килер Дж. Б. и Клаттс Дж. С.(2015). Идентификация и делеция Tft1, предсказанной гликозилтрансферазы, необходимой для синтеза бета-1,3; 1,4-глюкана клеточной стенки в Aspergillus fumigatus . PLoS One 10: e0117336. DOI: 10.1371 / journal.pone.0117336

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Santangelo, R., Zoellner, H., Sorrell, T., Wilson, C., Donald, C., Djordjevic, J., et al. (2004). Роль внеклеточных фосфолипаз и мононуклеарных фагоцитов в распространении криптококкоза на мышиной модели. Заражение. Иммун. 72, 2229–2239. DOI: 10.1128 / iai.72.4.2229-2239.2004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Sawistowska-Schroder, E. T., Kerridge, D., and Perry, H. (1984). Подавление эхинокандином 1,3-бета-D-глюкансинтазы из Candida albicans . FEBS Lett. 173, 134–138. DOI: 10.1016 / 0014-5793 (84) 81032-7

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Скорно, Б., Ангуло, Д., Боррото-Эсода, К., Ганноум, М., Пил, М., и Вринг, С. (2017). SCY-078 обладает фунгицидным действием против видов Candida в исследованиях на время уничтожения. Антимикробный. Агенты Chemother. 61: AAC.01961-16. DOI: 10.1128 / AAC.01961-16

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сем, X., Ле, Г. Т., Тан, А. С., Цо, Г., Юрьева, М., Ляо, В. В. и др. (2016). Воздействие бета-глюкана на клеточную стенку грибов тесно коррелирует с конкурентоспособной приспособленностью видов Candida в желудочно-кишечном тракте мышей. Фронт. Cell Infect. Microbiol. 6: 186. DOI: 10.3389 / fcimb.2016.00186

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Серрано-Гомес, Д., Домингес-Сото, А., Анкочеа, Дж., Хименес-Хеффернан, Дж. А., Леал, Дж. А. и Корби, А. Л. (2004). Специфическая для дендритных клеток молекула межклеточной адгезии, 3-захватывающая неинтегрин, опосредует связывание и интернализацию конидий Aspergillus fumigatus дендритными клетками и макрофагами. J. Immunol. 173, 5635–5643. DOI: 10.4049 / jimmunol.173.9.5635

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сибата, Н., Кобаяши, Х., Сузуки, С. (2012). Иммунохимия патогенных дрожжей, видов Candida , с упором на маннан. Proc. Jpn. Акад. Сер. B Phys. Биол. Sci. 88, 250–265. DOI: 10.2183 / pjab.88.250

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сибата, Н., Судзуки, А., Кобаяси, Х., и Окава, Ю.(2007). Химическая структура маннана клеточной стенки Candida albicans серотипа А и его различие в дрожжевой и гифальной формах. Biochem. J. 404, 365–372. DOI: 10.1042 / bj20070081

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сиафакас А. Р., Соррелл Т. К., Райт Л. К., Уилсон К., Ларсен М., Боадл Р. и др. (2007). Связанная с клеточной стенкой криптококковая фосфолипаза B1 является источником секретируемого фермента и определяющим фактором целостности клеточной стенки. J. Biol. Chem. 282, 37508–37514. DOI: 10.1074 / jbc.m707

0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Силва, М. Б., Томаз, Л., Маркес, А. Ф., Свидзинский, А. Е., Носанчук, Дж. Д., Касадеваль, А., и др. (2009). Устойчивость меланизированных дрожжевых клеток Paracoccidioides brasiliensis к антимикробным оксидантам и ингибирование фагоцитоза с использованием углеводов и моноклональных антител к CD18. Mem. Inst. Освальдо Крус. 104, 644–648.DOI: 10.1590 / s0074-0276200

00019

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Силва, С., Негри, М., Энрикес, М., Оливейра, Р., Уильямс, Д. У., и Азередо, Дж. (2012). Candida glabrata , Candida parapsilosis и Candida tropicalis : биология, эпидемиология, патогенность и устойчивость к противогрибковым препаратам. FEMS Microbiol. Ред. 36, 288–305. DOI: 10.1111 / j.1574-6976.2011.00278.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Томпсон, Дж.Р., Дуглас, К. М., Ли, В., Джу, К. К., Праманик, Б., Юань, X. и др. (1999). Гомолог глюкановой синтазы FKS1 в криптококке cryptococcus neoformans является единственной копией и кодирует важную функцию. J. Bacteriol. 181, 444–453.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Toh, E. A., Ohkusu, M., Shimizu, K., Yamaguchi, M., Ishiwada, N., Watanabe, A., et al. (2017). Создание, характеристика и использование мутантов Cryptococcus neoformans , чувствительных к микафунгину. Curr. Genet. 63, 1093–1104. DOI: 10.1007 / s00294-017-0713-8

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Torosantucci, A., Bromuro, C., Chiani, P., De Bernardis, F., Berti, F., Galli, C., et al. (2005). Новая гликоконъюгированная вакцина против грибковых патогенов. J. Exp. Med. 202, 597–606. DOI: 10.1084 / jem.20050749

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Trevijano-Contador, N., de Oliveira, H.К., Гарсия-Родас Р., Росси С. А., Льоренте И., Забаллос А. и др. (2018). Cryptococcus neoformans может образовывать титаноподобные клетки in vitro в ответ на множественные сигналы. PLoS Pathog. 14: e1007007. DOI: 10.1371 / journal.ppat.1007007

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цуй, К., Конг, Э. Ф., и Джабра-Ризк, М. А. (2016). Патогенез биопленки Candida albicans . Pathog. Дис. 74: ftw018.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Упадхья, Р., Лам В. К., Майбрук Б., Шпехт К. А., Левиц С. М. и Лодж Дж. К. (2016). Индукция защитного иммунитета к криптококковой инфекции у мышей убитым нагреванием, дефицитным хитозаном штаммом Cryptococcus neoformans . мБио 7: 00547-16. DOI: 10.1128 / mBio.00547-16

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Воллинг, К., Тивиссен, А., Брахейдж, А. А., и Салуз, Х. П. (2011). Фагоцитоз меланизированных конидий Aspergillus макрофагами оказывает цитопротекторное действие за счет устойчивой передачи сигналов PI3K / Akt. Cell Microbiol. 13, 1130–1148. DOI: 10.1111 / j.1462-5822.2011.01605.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вагенер, Дж., МакКаллум, Д. М., Браун, Г. Д., и Гоу, Н. А. (2017). Candida albicans хитин увеличивает активность аргиназы-1 в макрофагах человека, оказывая влияние на антимикробные функции макрофагов. мБио 8: 01820-16. DOI: 10.1128 / mBio.01820-16

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уокер, Л.А., Гоу, Н. А., Манро, К. А. (2013). Повышенное содержание хитина снижает восприимчивость Candida видов к каспофунгину. Антимикробный. Агенты Chemother. 57, 146–154. DOI: 10.1128 / AAC.01486-12

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, Ю., Айсен, П., Касадеваль, А. (1995). Cryptococcus neoformans меланин и вирулентность: механизм действия. Заражение. Иммун. 63, 3131–3136.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Вернер, Дж.L., Metz, A. E., Horn, D., Schoeb, T. R., Hewitt, M. M., Schwiebert, L. M., et al. (2009). Необходимая роль рецептора бета-глюкана дектина-1 в защите легких от Aspergillus fumigatus . J. Immunol. 182, 4938–4946. DOI: 10.4049 / jimmunol.0804250

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Видерхольд, Н. П., Лок, Дж. Б., Дарувала, П., и Бартизал, К. (2018). Резафунгин (CD101) демонстрирует сильную активность in vitro против Aspergillus , включая азолустойчивые изоляты Aspergillus fumigatus и криптические виды. J. Antimicrob. Chemother. 73, 3063–3067. DOI: 10.1093 / jac / dky280

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Визнер, Д. Л., Шпехт, К. А., Ли, К. К., Смит, К. Д., Мукаремера, Л., Ли, С. Т. и др. (2015). Распознавание хитина с помощью хитотриозидазы способствует патологическому ответу Т-хелперных Т-клеток типа 2 на криптококковую инфекцию. PLoS Pathog. 11: e1004701. DOI: 10.1371 / journal.ppat.1004701

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Залар, П., Новак, М., де Хуг, Г.С., и Гунд-Цимерман, Н. (2011). Посудомоечные машины — искусственная экологическая ниша, в которой обитают условно-патогенные грибковые патогены человека. Fungal Biol. 115, 997–1007. DOI: 10.1016 / j.funbio.2011.04.007

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сарагоса, О., Крисман, К. Дж., Кастелли, М. В., Фрейз, С., Куэнка-Эстрелла, М., Родригес-Тудела, Дж. Л. и др. (2008). Увеличение капсулы у Cryptococcus neoformans придает устойчивость к окислительному стрессу, предполагая механизм внутриклеточного выживания. Cell Microbiol. 10, 2043–2057. DOI: 10.1111 / j.1462-5822.2008.01186.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сарагоса, О., Гарсия-Родас, Р., Носанчук, Дж. Д., Куэнка-Эстрелла, М., Родригес-Тудела, Дж. Л., и Касадеваль, А. (2010). Грибковый гигантизм при инфицировании млекопитающих. PLoS Pathog. 6: e1000945. DOI: 10.1371 / journal.ppat.1000945

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сарагоса, О., Родригес, М. Л., Де Хесус, М., Фразес, С., Дадачева, Э., и Касадеваль, А. (2009). Капсула грибкового возбудителя Cryptococcus neoformans . Adv. Прил. Microbiol. 68, 133–216. DOI: 10.1016 / S0065-2164 (09) 01204-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, М. X., Лупан, Д. М., и Козел, Т. Р. (1997). Маннан-специфические антитела иммуноглобулина G в нормальной сыворотке человека опосредуют инициирование классического пути связывания C3 с Candida albicans . Заражение. Иммун. 65, 3822–3827.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Новый строительный блок в строительстве стен завода

Предоставлено: Pixabay.

Исследователи из Университета Аделаиды в составе многопрофильной международной группы обнаружили новый биохимический механизм, лежащий в основе жизни растений.

В исследовании, опубликованном в The Plant Journal , подробно рассказывается об открытии ферментативной реакции с участием углеводов, присутствующих в стенках растительных клеток, которые необходимы для их структуры.

Руководитель проекта

, профессор Мария Хрмова, сказала, что это открытие способствует получению важных знаний о том, как стенки растительных клеток могут формироваться, структурироваться и моделироваться.

«Стенки растительных клеток выполняют ряд важных функций, включая придание формы множеству различных типов клеток, необходимых для формирования тканей и органов растения, межклеточные коммуникации, и они играют роль во взаимодействиях растения и микробов, включая защитные реакции против потенциальных возбудителей болезней », — сказала профессор Хрмова.

Более ранние исследования химии и функции углеводов ксилоглюкана в растениях показали, что ферменты ксилоглюкан-ксилоглюкозилтрансферазы являются одним из ключевых ускорителей в моделировании клеточных стенок.

Только благодаря развитию методологии, использованной в этом исследовании, рекомбинантной технологии, которая позволяет изолировать белки в чистом состоянии и доступности определенных углеводов, стало возможным наблюдать происходящую ферментативную реакцию. между углеводами ксилоглюкана и пектина.

«Когда мы смогли внимательно изучить субстратную специфичность ксилоглюканов ксилоглюкозилтрансфераз ячменя, мы обнаружили химическую реакцию, которая приводит к образованию гетерополисахарида (углевода, состоящего из химически различных компонентов). Мы также могли изучить эти реакции. на молекулярном уровне, чтобы определить, как именно работают эти ферменты », — сказала профессор Хрмова.

«Одно дело — иметь возможность идентифицировать различные компоненты клеточных стенок растений, но этого недостаточно, нам нужно понять, как они образуются и что они делают, а также этот метод выделения чистых белков, чтобы их можно было осмотрели, позволили нам это сделать », — сказала профессор Хрмова.

«Это открытие является новым строительным блоком в нашем понимании того, как может быть построена клеточная стенка. Как только вы поймете, как что-то сделано, вы можете по-разному взглянуть на построение или деконструирование этого», — сказала профессор Хрмова.

«Вот почему так ценны фундаментальные знания о том, как действуют эти ферменты».

Результаты могут иметь далеко идущие последствия для устойчивости таких отраслей, как растениеводство, сельское хозяйство, садоводство, лесное хозяйство, производство биотоплива и переработка пищевых продуктов и материалов.

На сегодняшний день группа исследователей охарактеризовала четыре из 36 ксилоглюканов-ксилоглюкозилтрансфераз в ячмене, так что предстоит еще много исследований, которые могут привести к дальнейшим открытиям. Как только эта работа будет завершена для ячменя, методологию можно будет применить для исследования клеточных стенок других культур, таких как пшеница и рис.

«Растения являются крупнейшим в мире возобновляемым ресурсом — растения питают мир, а также производят энергию в виде биотоплива», — сказала профессор Хрмова.

Эти знания могут позволить провести биоинженерию схожих белков, участвующих в моделировании стенок растительных клеток, для создания продуктов более высокого качества и научиться разрушать стенки растительных клеток для получения биотоплива.

Строительные блоки клеточной стенки: пектин стимулирует репродуктивное развитие риса.
Дополнительная информация: Barbora Stratilová et al.Другой строительный блок в стенке растительной клетки: ксилоглюкан-ксилоглюкозилтрансферазы ячменя ковалентно связывают ксилоглюкан и анионные олигосахариды, полученные из пектина, The Plant Journal (2020). DOI: 10.1111 / tpj.14964 Предоставлено Университет Аделаиды

Цитата : Новый строительный блок в строительстве стен завода (2020, 18 августа) получено 27 декабря 2021 г. с https: // физ.org / news / 2020-08-block-wall.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Синтетическая 5,3-сшивка в клеточной стенке палочковидных грамположительных бактерий

Грамположительные бактерии представляют собой монодермы, и их единственная мембрана окружена многослойной (15–30 нм) клеточной стенкой.Напротив, грамотрицательные бактерии представляют собой diderms, а клеточная стенка является однослойной или двухслойной (3–6 нм) и располагается между внутренней и внешней мембранами (1). Несмотря на это несоответствие в общей архитектуре, химические структуры пептидогликана каждого организма удивительно похожи (2). Пептидогликан клеточной стенки, или муреин, состоит из гликановых цепей, собранных из сахаридных составляющих N -ацетилмурамовой кислоты (NAM) и N -ацетилглюкозамина (NAG), и в каждом классе бактерий пентапептид происходит от Лактильная группа сахарида NAM (рис.1 А ) (3). Хотя вариабельность последовательности пептидного стержня существует у разных видов, архетипическая структура стержня монодермы представляет собой l-Ala-γ-d-Glu-l-Lys-d-Ala-d-Ala, а в дидермальном l-Lys обычно замещается карбоксильным производным мезо -2,6-диаминопимелатом ( m -DAP) (рис. 1 B ) (3, 4). Пептидные стволы клеточной стенки поперечно сшиты пенициллин-связывающим белком (PBP) d, d-транспептидазами и l, d-транспептидазами. У грамотрицательных бактерий эпсилон-аминогруппа m -DAP служит нуклеофилом, замещающим концевой d-Ala соседнего пептидного ствола при образовании 4,3- и l, d, катализируемых d, d-транспептидазой. 3,3-пептидные поперечные связи, катализируемые -транспептидазой (5).Оба механизма поперечного сшивания стабилизируют клеточную стенку, а поперечная связь l, d-транспептидазы дополнительно закрепляет клеточную стенку на внешней мембране через липопротеин Брауна (6). У грамположительных бактерий эпсилон-аминогруппа лизина действует как соответствующий нуклеофил при образовании поперечных связей. Из-за отсутствия внешней мембраны у грамположительных бактерий сшивка l, d-транспептидазой является редким событием, которое может способствовать обеспечению механической стабильности. Функциональная избыточность очевидна в синтезе клеточной стенки, поскольку Escherichia coli кодирует не менее пяти d, d-транспептидаз и шесть l, d-транспептидаз, тогда как Bacillus subtilis кодирует не менее 10 d, d-транспептидаз и два l, d. -транспептидазы (5, 7, 8).Эта избыточность подразумевает, что бактерии выработали тщательный баланс в сборке клеточной стенки, который формирует идеальный биополимер для жизни бактерий.

Расположение пептидных поперечных связей определяет размерность, пропорции и пористость клеточной стенки, а также форму бактерии. Чтобы исследовать структурные ограничения архитектуры клеточной стенки, которые позволяют ей тщательно управлять важными биологическими процессами и поддерживать клеточную морфологию, мы начали заменять существующие в природе канонические поперечные связи клеточной стенки (рис.1 B ) с неестественными синтетическими поперечными связями клеточной стенки. Ранее мы использовали электрофильные неканонические d-аминокислоты (d-AA) для образования неестественных синтетических 4,3-поперечных сшивок клеточной стенки в грамотрицательной бактерии E. coli (9). В настоящем документе мы расширяем этот подход на грамположительную бактерию B. subtilis , выявляя различия в расположении синтетических поперечных связей, индуцированное синтетическими поперечными связями эффекты на рост и фенотип клеток, а также различия в способах накопления синтетическая клеточная стенка внутри бактерий.

Результаты и обсуждение

Экспериментальный подход.

Наши предыдущие исследования образования неестественных поперечных сшивок клеточной стенки у грамотрицательных бактерий зависели от способности бактериальных транспептидаз встраивать окружающие d-АК в клеточную стенку, стратегия, используемая бактериями для уменьшения количества пептидов. сшивание (рис. 2 A ) (9⇓⇓ – 12). В плодотворных исследованиях другие использовали этот подход для включения флуорофоров и биортогональных фото-кросслинкеров в клеточную стенку различных бактерий для визуализации клеточной стенки живых клеток (13, 14).Используя неканонические электрофильные d-AA в качестве субстратов для транспептидаз, мы смогли заменить ~ 30% естественных поперечных связей клеточной стенки в E. coli на искусственные синтетические поперечные связи клеточной стенки без наблюдаемого эффекта. по фенотипу бактерий (9). Чтобы определить, можно ли использовать подобную стратегию для образования неестественных поперечных связей клеточной стенки у грамположительных бактерий, мы выбрали B. subtilis . B. subtilis — модельная бактерия для изучения структуры палочковидной спорообразующей способной грамположительной бактерии (15).Ключевым отличием клеточной стенки B. subtilis от других грамположительных бактерий является присутствие архетипического грамотрицательного антитела m -DAP в третьем положении пептидного ствола, которое у B. subtilis обычно существует как амидированная аминокислота, катализируемая ферментами (16).

Рис. 2.

( A ) Сравнительные механизмы канонического поперечного сшивания клеточной стенки, опосредованного d, d-транспептидазой, и неканонического поперечного сшивания клеточной стенки экзогенными d-AA в B.subtilis . ( B ) Структуры электрофильных неканонических d-AA и родственных контролей l-AA. ( C ) Кривые роста бактерий B. subtilis , необработанные или обработанные d-AA 1c или l-AA 1d . ( D ) Структура неканонического 5,3-сшитого NAG-NAM- (пентапептида) -NAG-anhydroNAM- (тетрапептида), образованного 1c . Серые прямоугольники показывают сравнение синтетической поперечной связи и нативной поперечной связи. Для каждого неканонического d-AA образованный первичный синтетический поперечно-сшитый муропептид включает канонический NAG-NAM- (тетрапептид) (R ‘) и NAG-ангидроNAM- (тетрапептид) (R’ ‘), где неканонический d-AA установлен. рядом с d-Ala четвертой позиции стержня R ‘, заменяя d-Ala пятой позиции.Масс-спектры, соответствующие синтетическим несшитым и поперечно-сшитым видам клеточной стенки, образованным ( E , F ) 1a , ( G , H ) 1b и ( I , J ) 1c показаны. Соединения 2a и 2b образуют синтетические несшитые муропептиды, но не синтетические поперечно-сшитые муропептиды. Структуры и массы каждого синтетического муропептида клеточной стенки неприродного происхождения приведены в приложении SI (приложение SI , рис.S3 – S8).

У грамотрицательных бактерий неканонические d-AA встраиваются в ствол пептида в четвертом положении l, d-транспептидазами и в пятом положении d, d-транспептидазами (17). В наших предыдущих попытках создать неестественные синтетические поперечные связи клеточной стенки мы в первую очередь наблюдали замену аминокислот в четвертом положении, вероятно, в результате удаления d, d-карбоксипептидазами любых неканонических d-AA, включенных в пятую позицию стволового пептида. (9, 17). Однако у грамположительных бактерий l, d-транспептидазы редко образуют поперечные сшивки, что ограничивает возможность включения неканонических d-AA в четвертое положение (17, 18).

В качестве альтернативного подхода ранее было показано, что отключение гена dacA , который кодирует первичную d, d-карбоксипептидазу PBP5, позволяет накапливать флуоресцентные d-AA в пятой позиции пептидных основ B. subtilis (13). Мы пришли к выводу, что эту же стратегию можно использовать для включения неканонических электрофильных d-AA в пятое положение пептидных основ B. subtilis Δ dacA . Эти d-AA могут быть соответствующим образом расположены для ковалентного перекрестного сшивания с амидированным m -DAP соседнего пептидного стержня, что приводит к неестественным синтетическим 5,3-перекрестным связям (рис.2 А ). С этой целью мы синтезировали пять d-AA в качестве потенциальных структур для образования синтетических поперечных связей (9). Аминокислоты 1a , 1b и 1c представляют собой фторсульфаты, способные взаимодействовать с амино- и гидроксигруппами аминокислот в непосредственной близости, а 2a и 2b являются несколько более реакционноспособными винилсульфонамидами (рис.2 ). В ) (19). Варианты с различными типами замещения кольца и длиной боковой цепи оценивали на эффективность включения в клеточные стенки.Ранее мы показали, что длина боковой цепи и природа электрофила значительно влияют на включение d-AA и эффективность образования синтетических поперечных связей. Кроме того, 1-энантиомеры 1c ( 1d ) и 1a ( 1e ) были приготовлены в качестве контролей.

Образование синтетических поперечных сшивок неканоническими d-AA.

Сначала мы определили, являются ли неканонические d-AA токсичными для B. subtilis Δ dacA при повышенных концентрациях.L-энантиомеры фторсульфата и винилсульфонамидзамещенного фенилаланина ранее были включены в белки живых бактерий с минимальным влиянием на рост бактерий при концентрациях 1 мМ (19, 20). В случае E. coli добавление d-AA и родственного l-энантиомера к питательной среде привело к идентичным кривым роста со значительным влиянием на скорость роста, начиная с концентраций выше 8 мМ (9). Однако в случае B. subtilis Δ dacA мы наблюдали повышенное пагубное влияние неканонических d-AA на рост клеток по сравнению с l-AA, начиная с 4 мМ (рис.2 C и SI Приложение , Рис. S1 A — H ). Соединения 1a , 1b , 1c , 1d , 1e , 2a и 2b полностью подавляют рост при 8 мМ, 8 мМ, 8 мМ,> 8 мМ,> 8 мМ, > 8 мМ,> 8 мМ концентрации соответственно.

Чтобы определить, включены ли неканонические d-AA в клеточную стенку, мы первоначально обрабатывали культуры B. subtilis Δ dacA 1 мМ каждого d-AA.Вкратце, ночную культуру B. subtilis Δ dacA инокулировали в среду Luria Bertani (LB) с добавлением хлорамфеникола и выращивали до оптической плотности 600 нм (OD 600 ) = 0,05. Затем культуры независимо обрабатывали 1 мМ каждого d-AA и выращивали до OD 600 = 1,10. Затем клетки помещали на лед, осаждали и клеточную стенку каждой культуры выделяли в соответствии с модифицированной версией установленной методологии (9, 21, 22).Мы проанализировали каждый образец методом жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии (LC-MS). Концентрация каждого образца была нормализована к наиболее распространенному нативному несшитому муропептиду, NAG-NAM-пентапептиду, при сигнале масс-спектра ∼10 6 ( SI Приложение , рис. S2 A и B ). Массы, соответствующие включению неканонических d-AA в пятое положение пептидных стержней, были обнаружены для каждого соединения, и был получен соответствующий сигнал масс-спектра: 1a (10 6 ), 1b (10 6 ), 1c (10 6 ), 2a (10 5 ) и 2b (10 6 ) (рис.2 E , 2 G и 2 I и SI Приложение , рис. S2 C и D ). Включение не было обнаружено для образцов, обработанных контрольными l-AA 1d и 1e .

Затем мы проанализировали данные МС для массы, соответствующей синтетической поперечной связи. Ожидаемая структура синтетической 5,3-поперечной сшивки, образованной 1c , показана на фиг. 2 D . Масс-спектральный анализ подтвердил ожидаемые синтетические 5,3-поперечные связи клеточной стенки для всех трех фторсульфатов 1a , 1b и 1c (полный список структур представлен в приложении SI , рис.S3 – S8). Структура синтетической 5,3-поперечной сшивки, образованной 1c , была подтверждена с помощью ЖХ-МС / МС ( SI, приложение , фиг. S9). Синтетические поперечно-сшитые муропептиды, образованные 1a , 1b и 1c , дали сравнимые сигналы масс-спектров ∼10 6 и были в ∼4 раза ниже, чем сигнал, наблюдаемый для синтетических несшитых муропептиды (рис.2 E — J ). Синтетический поперечно-сшитый муропептид не был обнаружен для винилсульфонамидов 2a или 2b , которые ранее образовывали синтетические поперечные связи в E.coli (9). Кроме того, мы не обнаруживаем продукт реакции m -DAP и свободный d-AA.

Примечательно, что в наших предыдущих исследованиях с E. coli , 1c был плохо интегрирован и гораздо менее эффективен при формировании перекрестных связей по сравнению с 1a или 1b (9). Такое несоответствие в эффективности поперечного сшивания, вероятно, связано с пространственным расположением стержней пептида, так что удлиненная боковая цепь 1c помещает фторсульфат в непосредственной близости от эпсилон-аминогруппы m -DAP в B.subtilis . Поскольку неканонические d-AA включены в четвертое положение в E. coli , это удлинение, вероятно, ухудшает взаимодействия с m -DAP соседнего пептидного стержня. Неожиданной особенностью нашего анализа является то, что донорная цепь m -DAP первичного поперечно-сшитого муропептида d-AA является тетрапептидом (рис. 2 D ), тогда как в первичном нативном поперечно-сшитом муропептиде эта же цепь представляет собой пентапептид ( SI, приложение , фиг. S3).Хотя клетка кодирует другие d, d-карбоксипептидазы с низкой активностью (23), это структурное несоответствие было неожиданным для штамма Δ dacA и может указывать на ключевые различия в процессинге клеточной стенки для двух муропептидов. Затем мы сосредоточились на дальнейшей характеристике поперечных связей, образованных d-AA 1c .

Количественная оценка состава синтетической клеточной стенки.

Мы оценили влияние различных концентраций 1c на плотность синтетических поперечных связей клеточной стенки.Культуры готовили, как описано ранее, и независимо обрабатывали 1, 2 и 4 мМ 1c . Дополнительно мы приготовили необработанную культуру и культуру, обработанную соединением 1d в качестве контроля. После экстракции клеточной стенки и переваривания образцы анализировали с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). При наивысшей испытанной концентрации (4 мМ 1c ) процент наиболее распространенных неканонических d-AA, содержащих синтетические несшитые частицы (SnC), амидированного NAG-NAM-тетрапептида- 1c , составлял ~ 19% от общего количества несшитого пептидогликана; Самым распространенным нативным несшитым видом (nC) был амидированный NAG-NAM-пентапептид (рис.3 A и B ). Первичные d-AA, содержащие синтетические поперечно-сшитые частицы (SC), амидированный NAG-NAM-тетрапептид- 1c -тетрапептид-NAG-ангидроNAM (структура на рис. 2 D ), составляли 19% от общего количества. сшитый пептидогликан; наиболее распространенным нативным поперечно-сшитым видом (C) был амидированный NAG-NAM-тетрапептид-пентапептид-NAG-NAM (фиг. 3 A и B ). Анализ ВЭЖХ показал зависимое от концентрации увеличение содержания d-AA-содержащих SnC и видов клеточной стенки SC (рис.3 B и SI Приложение , рис. S10 – S12). Эти результаты показывают, что B. subtilis выживает в условиях (4 мМ 1c ), когда 19% клеточной стенки заменено неканоническими строительными блоками. При 2 мМ соединения 1c , B . subtilis растет без изменений, и клеточная стенка содержит 12% синтетических поперечных связей.

Фиг. 3. Кривая ВЭЖХ

( A ) (205 нм) выделенного пептидогликана из B. subtilis , обработанного 1c (4 мМ).Обозначены пики, соответствующие наиболее распространенным видам муропептидов для нативных несшитых (nC), нативных сшитых (C), синтетических несшитых (SnC) и синтетических сшитых (SC). SnC и SC соответствуют структурам, модифицированным d-AA. Черные кружки обозначают амидированные разновидности, серые кружки обозначают неамидированные несшитые разновидности, а золотые кружки обозначают частично амидированные и неамидированные поперечно-сшитые разновидности. ( B ) Процент синтетических несшитых и синтетических поперечно-сшитых муропептидов для клеточной стенки, выделенной из B.subtilis после обработки 1c . Обратите внимание, что проценты основаны исключительно на наиболее распространенных амидированных местных и синтетических видах. Подробная количественная оценка представлена ​​в Приложении SI .

Бактериальный фенотип, передаваемый поперечной сшивкой d-AA.

Мы проанализировали B. subtilis с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) на предмет наблюдаемых изменений клеточной морфологии в результате неестественных синтетических поперечных связей. B. subtilis Δ dacA выращивали до OD 600 = 0.05 и обрабатывали 1 мМ, 2 мМ или 4 мМ 1c или 1d в течение 2 часов; необработанные клетки дикого типа и Δ dacA использовали в качестве контроля. Клетки были подготовлены для анализа SEM, как описано ранее (9). B. subtilis дикого типа клетки демонстрируют характерную линейную форму стержня с делением в средней клетке (фиг. 4 A ). Для сравнения, B. subtilis Δ dacA немного короче, но в остальном имеет сходную морфологию (рис. 4 B ).Ранее сообщалось о том, что B. subtilis Δ dacA демонстрирует укороченную морфологию, и литература предполагает, что укорочение клеток становится более значительным, когда клетки входят в стационарную фазу (24). Напротив, B. subtilis Δ dacA , обработанные 4 мМ 1c , претерпевают значительный лизис клеток, как частично показано белыми стрелками (фиг. 4 C и E ). Клетки, пережившие лечение, выглядят удлиненными и спиралевидными (рис.4 C — E ). Для сравнения, клетки, обработанные l-энантиомером 1d , успешно делятся и демонстрируют длину клеток, сравнимую с необработанными клетками (рис. 4 F — H ), однако по сравнению с необработанными клетками они выглядят скрученными, что может быть связано с к нецелевому взаимодействию фторсульфата с клеточными компонентами. Этот эффект скручивания, когда он усугубляется удлинением клеток, вызванным обработкой 1c , может способствовать наблюдаемому спиралевидному развитию (рис.4 D и E ). B. subtilis Δ dacA , обработанные 1 мМ 1c или 1d , не обнаруживают значительных изменений морфологии, тогда как клетки, обработанные 2 мМ 1c или 1d , демонстрируют легкое изгибание, которое более выражено в обработка 1c . Дополнительные изображения SEM для каждой концентрации обрабатываемого соединения представлены в приложении SI , рис. S13 A — F . В совокупности эти данные показывают, что клетки, содержащие синтетические поперечные связи клеточной стенки, удлиняются и, вероятно, имеют нарушенную способность к делению.

Рис. 4.

B. subtilis культивировали до OD 600 = 0,05 и либо не обрабатывали, либо обрабатывали 4 мМ 1c или 1d в течение 2 часов. Бактерии были визуализированы с помощью SEM, и результаты показаны. СЭМ необработанных бактерий ( A ) B. subtilis дикого типа и ( B ) B. subtilis ΔdacA демонстрируют форму линейного стержня. Мутация ΔdacA дает слегка укороченные клетки. Изображения B. subtilis ΔdacA , обработанные 1c , были получены при ( C ) 1500 × и ( D , E ) при увеличении 15000 ×.Наблюдается значительный лизис клеток, как показано белыми стрелками. Бактерии, которые выживают после лечения препаратом 1c , способны успешно удлиняться, но деление клеток оказывается нарушенным. Удлиненные клетки демонстрируют спиралевидный фенотип. Изображения B. subtilis ΔdacA , обработанные 1d , были получены при ( F ) 1500 × и ( G , H ) при увеличении 15000 ×. Для бактерий, обработанных 1d , лизис клеток не наблюдался, хотя клетки демонстрируют легкую завитушку.Белая шкала размером 1 мкм показана на A , B , D , E , G и H ( вверху справа ). Белая шкала размером 5 мкМ показана в C и F ( вверху справа, ).

Было документально подтверждено, что пептидогликан на перегородке во время деления клеток часто лишается пептидных стволов, которые обрезаны периплазматическими амидазами по лактильной группе (25). Сахариды в перегородке направляются и ремоделируются белками клеточного деления дивисомы, а также некоторыми ферментами ремоделирования клеточной стенки, которые содержат домены споруляционных повторов (SPOR), которые распознают и связываются с обнаженным гликаном (25-27 ).Кроме того, делеция гена амидаз периплазматической клеточной стенки приводит к удлинению клеточного фенотипа (28). В нашем анализе ЖХ-МС мы наблюдаем продукт реакции первичной нативной поперечной сшивки с амидазами клеточной стенки, но не продукт реакции первичной синтетической поперечной сшивки с амидазами клеточной стенки на обоих концах (т. Е. NAG- НАМ или НАГ-ангидроНАМ). Мы предполагаем, что присутствие синтетически модифицированной клеточной стенки мешает активности периплазматических амидаз и, следовательно, связанных с клеточным делением SPOR-домен-содержащих ферментов, приводя к нарушению клеточного деления и наблюдаемому фенотипу при повышенных концентрациях 1c .В настоящее время мы не знаем, почему это наблюдение является уникальным для нашей модели грамположительной бактерии B. subtilis и не обнаружено в нашей модели грамотрицательной бактерии E . coli , но предполагают, что это может быть связано с субстратной специфичностью и объемом необходимых ферментов, участвующих в делении.

Фенотипическое сравнение спиральности в наших клетках B. subtilis и Campylobacter является интригующим. Campylobacter спиральная форма контролируется белками, определяющими форму клетки (Csd), которые часто содержат лизостафиноподобные металлопротеазные домены, которые действуют на пептидогликан (29, 30).Точная функция этих белков является актуальной темой исследования (31). Структурный анализ и анализ in vitro позволяют предположить, что по крайней мере некоторые из этих ферментов представляют собой d, d-карбоксипептидазы (отщепляют d-Ala от пятой позиции пептидной основы) и d, d-эндопептидазы (расщепляют поперечные связи). Эти ферментативные активности, вероятно, будут нарушены / изменены у бактерии с синтетической клеточной стенкой. Однако из-за различий в профиле ферментов и общей архитектуре клеточной стенки ( Campylobacter является грамотрицательным) между организмами, мы не можем в настоящее время сделать выводы из сравнения.

Активность ферментов, разрушающих клеточную стенку, влияет на синтетическое содержимое клеточной стенки.

Ранее мы наблюдали образование ангидроНАМ сахарида на первичном муропептиде, поперечно сшитом d-AA, в клетке E. coli (9). AnhydroNAM является продуктом реакции литических трансгликозилаз (LT), ферментов, которые разрушают клеточную стенку путем негидролитического расщепления гликозидной связи между NAM и NAG с образованием продукта реакции anhydroNAM (показано на фиг. 2 D ). Активность LT является доминирующей у грамотрицательных бактерий и в изолированных образцах клеточной стенки 3.7% муропептидов содержат ангидроНАМ, который закрывает концы гликановых цепей после разрыва (32). Используя LC-MS / MS, мы картировали эту модификацию на сахарид, прикрепленный к пептидному стержню, который не модифицируется d-AA. Мы не наблюдали образование ангидроНАМ ни на первичном d-AA-содержащем несшитом муропептиде, ни на пептидной основе перекрестно-сшитого муропептида, который модифицируется d-AA. Это наблюдение предполагает, что LT не могут образовывать ангидро-NAM-кэп на сахаридах NAM, примыкающих к нашим d-AA-модифицированным пептидным стержням.Интересно, что в текущем исследовании мы наблюдали модификацию ангидроНАМ в этом же положении (т. Е. Сахарид, прикрепленный к стержню пептида, который не модифицируется d-AA перекрестно-сшитого муропептида) в B. subtilis (рис. 2 D ). Грамположительные бактерии преимущественно полагаются на гидролитические мурамидазы для расщепления гликозидной связи между NAM и NAG (33), а соответствующие продукты реакции гидролиза служат «крышками» на концах их гликановых цепей (34).Активность LT в грамположительных бактериях менее выражена, и в изолированных образцах нативных клеточных стенок только 0,4% муропептидов содержат ангидроНАМ (18).

В E . coli мы предположили, что нерасщепляемая природа синтетической поперечной сшивки мешает экзолитической процессивности (дисахаридному отщеплению от гликанового конца) LT, так что гликозидная связь, расположенная на C4 GlcNAc, не может быть расщеплена (рис. 5 ). А , I-III). Поскольку LT не могут разрушать клеточную стенку синтетических поперечно-сшитых муропептидов, на синтетические поперечные связи передается отпечаток ангидроНАМ, и синтетическое содержимое клеточной стенки начинает накапливаться, поскольку скорость формирования синтетической клеточной стенки превышает скорость деградации. (Инжир.5 А , IV ). Чтобы оценить, приводит ли нарушение активности LT синтетической клеточной стенкой к накоплению синтетических муропептидов, мы обрабатывали E. coli 1 мМ 1a в течение 8 часов. После каждого 2-часового интервала мы собрали 50 мл культуры и провели ЖХ-МС на изолированном муропептиде, чтобы определить синтетическое содержание клеточной стенки (рис. 5 B и C ). Содержание синтетической клеточной стенки значительно увеличилось от 0 до 4 часов после обработки; через 6 ч накопление замедляется, что может быть связано с гомеостазом, достигаемым в поздней стационарной фазе (рис.5 C и D ). Для экспериментального подтверждения того, что активность LT E . coli нарушается как d-AA-содержащими несшитыми, так и поперечно-сшитыми муропептидами, мы обработали клетки E. coli 1 мМ неканонического контрольного соединения O -метил-d-тирозин (структура в SI Приложение , рис. S14 A ), который по структуре напоминает 1a , но не является реактивным. Мы снова наблюдали картину накопления, которая напоминает картину накопления культуры, обработанной 1a ( SI Приложение , рис.S14 B — G ), демонстрируя, что активность LT нарушается модифицированными d-AA пептидными стержнями, даже если синтетическая перекрестная связь не образуется.

Рис. 5.

( A ) Упрощенное изображение предлагаемого пути деградации гликанов синтетически модифицированной клеточной стенки грамотрицательных бактерий E. coli с помощью ферментов, расщепляющих гликаны. Неканонические d-AA показаны желтыми кружками. Красные линии указывают потенциальные сайты разреза ферментов на каждой соответствующей панели.( B ) Кривая роста бактерий E. coli , обработанных соединением 1a (1 мМ). Серые кружки указывают точки сбора роста, когда рост был остановлен гранулированием и замораживанием бактериальной культуры. ( C ) Кривая ВЭЖХ (абс. 205 нм) стенки бактериальных клеток E. coli в каждой точке сбора. ( D ) Количественная оценка муропептидов SnC и SC относительно общей концентрации муропептидов nC и SnC, а также C и SC, соответственно.( E ) Упрощенное изображение предлагаемого пути деградации гликанов синтетически модифицированной клеточной стенки у грамположительных бактерий B. subtilis с помощью ферментов, расщепляющих гликаны. ТА не показаны. ( F ) Кривая роста бактерий B. subtili s, обработанных соединением 1a (1 мМ) ( G ) Кривая ВЭЖХ (Abs 205 нм) стенки бактериальной клетки B. subtilis . ( H ) Количественная оценка муропептидов SnC и SC B. subtilis .Условные обозначения структур ячеистой стенки представлены на рис. 1.

In B . subtilis LT, вероятно, продуцируют продукты реакции, аналогичные тем, которые образуются в E. coli (рис. 5 E , I , II ). Однако гидролитические мурамидазы в B . subtilis расщепляет и иссекает как нативную, так и синтетическую клеточную стенку, что должно приводить к меньшему накоплению синтетической клеточной стенки, чем в E. coli , где деградация более нарушена (рис.5 E , III , IV ). ВЭЖХ-анализ образцов клеточной стенки, выделенных из B. subtilis , в зависимости от времени показывает содержание клеточной стенки, аналогичное содержанию клеточной стенки E. coli через 2 часа после обработки. Однако в B. subtilis значительного накопления синтетической клеточной стенки за 2 часа не наблюдалось (рис. 5 G и H ). Следовательно, быстро достигается гомеостаз между включением и последующим синтетическим образованием поперечных связей неканонических d-AA и иссечением синтетической клеточной стенки гидролитическими мурамидазами.

Заключение.

Здесь мы показали, что клеточная стенка грамположительной палочковидной бактерии может быть модифицирована электрофильными неканоническими d-АК, которые образуют неферментативные синтетические поперечные связи клеточной стенки в размере до 19% от общего числа клеток. стены сшивки в живой бактерии. В B . subtilis , высокий уровень синтетических поперечных связей клеточной стенки, по-видимому, мешает синтезу межклеточной стенки перегородки, но не синтезу клеточной стенки боковой стенки, придавая бактериям удлиненную морфологию.Мы также начали выяснять ферментативные активности, которые нарушаются синтетическими поперечными связями клеточной стенки, и связанные с этим эффекты на синтез и деградацию клеточной стенки. Возможность изменять расположение синтетических поперечных связей в живых бактериях путем удаления генов биосинтетических ферментов клеточной стенки позволяет изучать самые разнообразные структуры клеточной стенки. Мы показали, что неродные синтетические 4,3-поперечные сшивки и 5,3-поперечные сшивки, последние из которых являются структурой, полностью отсутствующей в природе, размещаются внутри клеточной стенки живых бактерий на высоких уровнях.Кроме того, недавно было показано, что синтетические 5,5-поперечные сшивки могут образовываться в клеточных стенках живых бактерий посредством азид-алкинового циклоприсоединения, хотя для этой реакции требуется экзогенная медь и соответствующий медный лиганд (35).