Herança extranuclear em fungos e em leveduras
Profa. Dra. Adriana DantasUERGS – Bento Gonçalves, RS
Fungos
eucariotos esporos não-fotossintéticos nutrição absortiva modos de reprodução
Tipos morfológicos básicos
Leveduras (Células arredondadas) Micélio (céls.filalmentosas septadas ou não)
Fungos dimórficos
Estrutura dos fungos
Fungos filamentosos (bolores)
Unidade estrutural = HIFA Septada ( dividem as hifas em unidades
celulares uninucleadas) Cenocítica (nao contem septos, celulas longas
e continuas com muitos nucleos)
Conjunto de hifas = MICÉLIO
Comparação entre fungo e bactérias
Heterotrófico, quimioautotrofico, fotoautotrofico, aeróbico, anaeróbico facultativo
Limitado a heterotrófico; aeróbico, anaeróbico facultativo
Metabolismo
Endosporos (não para reproduçao) alguns esporos assexuaisreprodutivos
Produz uma grande variedade de esporos reprodutivos sexuais e assexuais
Esporos
peptideoglicanaGlicanas, mananas, quitina
Parede celular
Esteróis ausentes, com exceção do Mycoplasma
Esteróis presentesMembrana celular
ProcarióticaEucarióticaTipo de célula
BactBactéériasriasFungosFungos
Heterotrófico, quimioautotrofico, fotoautotrofico, aeróbico, anaeróbico facultativo
Limitado a heterotrófico; aeróbico, anaeróbico facultativo
Metabolismo
Endosporos (não para reproduçao) alguns esporos assexuaisreprodutivos
Produz uma grande variedade de esporos reprodutivos sexuais e assexuais
Esporos
peptideoglicanaGlicanas, mananas, quitina
Parede celular
Esteróis ausentes, com exceção do Mycoplasma
Esteróis presentesMembrana celular
ProcarióticaEucarióticaTipo de célula
BactBactéériasriasFungosFungos
Crescimento das Hifas Crescimento das hifas é por alongamento das
extremidades Cada parte de uma hifa é capaz de crescer Fragmento quebrado, esse se alonga e foram uma
nova hifa Em laboratório, os fungos crescem a partir de
fragmentos obtidos de um talo de fungo
Tipos
Hifas vegetativas – obtêm os nutrientes
Hifas reprodutiva ou aérea Responsável pela reprodução Se projeta acima da superfície sobre o
qual o fungo esta crescendo Sustentam os esporos reprodutivos As hifas crescem formam uma massa
filamentosa chamada de micélio, visível a olho nú.
Hifas aéreas
Hifas vegetativas
Aspergillus nidulans
Tipos de Esporos Assexuais
Aspergillus
Cryptococcus neoformans
Candida albicans
Rhyzopus
Aplicações dos fungos
Fornecedores de químicos (antibióticos)
Controle biológico Simbiontes mutualistas Parasitas Bebidas e alimentos Biodegradação Biotecnologia
Neurospora Poky
1952 – Mary Mitchell isolou uma linhagem mutante de Neurospora que chamou de Poky
Caracteristicas (difere do fungo selvagem)
Crescimento lento Apresenta herança materna Quantidades anormais de cromossomos
Citocromo
São proteínas mitocondriais transportadoras de elétrons
Necessária a oxidação para gerar energia sob a forma de ATP
Três tipos de citocromos: a, b e c
Em Neurospora não há citocromo a ou b, há um excesso de citocromo c.
Herança materna
Poky x selvagem
Poky
selvagem x Poky
Selvagem
Organismo haplóide Genitor contribui com a maior parte do citoplasma para a
prole
Chamado genitor materno, mesmo que não exista reprodução sexual
Nos cruzamentos poky x selvagem quaisquer genes nucleares que difiram entre as linhagens parentais segrega de modo mendeliano 1:1 na prole
A Prole poky é transmitida por muitas gerações quando cruzado como fêmeas
Poky tem localização extra nuclear (citoplasma)
Cruzamentos reciprocos de poky x Neurospora normal
Genitor femea contribui com a maior parte do citoplasma para a prole;
Locus nuclear alelos: ad+ e ad- (1:1)
Mutação poky
Fenótipo mutante envolvem as mitocôndrias
Crescimento lento – deficiência de ATP Tem quantidades anormais de citocromos David Luck experimento com marcação
com colina radiotiva nas mitocôndrias, concluiu que mitocôndrias se propagam por multiplicação das mitocôndrias pré-existentes.
Teste do Heterocarion
Usado para detectar herança extranuclear em fungos filamentosos
Realizado em Neurospora e Aspergillus
Conceito: feito com um mutante extra nuclear hipotético (crescimento lento) e uma linhagem portadora de uma mutação nuclear conhecida.
Fundamento genético
Recuperação do fenótipo nuclear mutado do heterocarion em combinação com o fenótipo do mutante de crescimento lento (que esta sendo testado) – surgiu de ma mutação em organela.
Não ocorre diploidia em um heterocarion, não há troca genética entre os nucleos.
O fenótipo de crescimento lento é transferido por contato citoplasmático.
Herança extranuclear
Pode ser reconhecida pela transmissão uniparental (geralmente materna) em um cruzamento ou pela transmissão via contato citoplasmático
Herança materna serve como modelo para reconhecer a herança em organelas
Leveduras
Reprodução mista
Diploidia em leveduras ocorre por fusão nuclear e não por meiose (crossing-over)
Meiose ocorre na formação dos ascosporros
Leveduras
Fungos unicelulares Não-filamentosos Esfericas ou ovais
broto
• Célula parental Célula parental formam uma formam uma protuberância protuberância (broto) na superfície (broto) na superfície externaexterna
• A medida que A medida que cresce, o núcleo da cresce, o núcleo da célula parental se célula parental se divide, e um núcleos divide, e um núcleos migram para o broto.migram para o broto.
• O material da O material da parece celular é parece celular é então sintetizado então sintetizado entre o broto e a entre o broto e a célula parental, e o célula parental, e o broto acaba se broto acaba se separando da célula separando da célula parental.parental.
Leveduras: modo de reprodução
Produz 24 células-filhas por brotamento
Ciclo de vida da levedura
Alelos nucleares Alelos nucleares aa e e de de terminam o tipo reprodutivo;terminam o tipo reprodutivo;
A fusão nuclear entre haplóide A fusão nuclear entre haplóide aa e células e células produz células produz células diplóidesdiplóides
Passa por um ciclo mitótico Passa por um ciclo mitótico (brotamento)(brotamento)
Durante a esporulação ocorre Durante a esporulação ocorre a meiosea meiose
Os brotamentos se tornam Os brotamentos se tornam células filhascélulas filhas
Padrão de herança em leveduras
Quando os brotos diploides sofrem meiose, produtos de cada meiose mostram herança uniparental
Genes nucleares (alelos a e ), segregam padrao mendeliano
Alelos eryR e eryS, determinam a resistencia e a sensibilidade a eritromicina
Mapeamento genoma mitocondrial
Genes em leveduras estão ligados em um cromossomo mitocondrial ou situados em unidades estruturais?
Mapeamento recombinacional Mapeamento pela analise de Petite Mapeamento de Restrição
Mapeamento por Recombinação
Em leveduras, há segregação citoplasmática e recombinação durante a formação de brotos em citohets diplóides
A recombinação envolvendo mitocôndrias é um fenômeno populacional, semelhante a recombinação de fagos
A ligação é detectável apenas para os genes mais próximos
Processo de recombinação é fortemente influenciado por um fator genético especifico (omega - )
Mapeamento pela analise de Petite
Mutaçoes Mutaçoes petite, antR e mit-petite, antR e mit- são herdadas no são herdadas no genoma mitocondrial de levedurasgenoma mitocondrial de leveduras
Se baseia na descoberta de que os petites Se baseia na descoberta de que os petites representam deleções do mtDNArepresentam deleções do mtDNA
Linhagens resistentes a drogas (Linhagens resistentes a drogas (eryeryR) como R) como indutor de mutantes petiteindutor de mutantes petite
eryeryR x R x ery eryS = formam diplóides que formam S = formam diplóides que formam brotos diploidesbrotos diploides
Brotos diplóides são testados quanto a Brotos diplóides são testados quanto a resistência drogasresistência drogas
Petites derivados de diploides são todos eryS?
O evento mutacional original pelo qual surge o fenótipo petite inativa ou destrói o fenotipo grande e o fenótipo resiste a drogas
O fenótipo petite é produzido por grandes deleções do mtDNA
[a] Asc = Ascomycete (Y = yeast or non-filamentous, F = filamentous), Bas = Basidiomycete, Chy = Chytridiomycete, Mon = Monoblepharidales, Zyg = Zygomycete [b] Genome size in bp; C = circular, L = linear[c] NCBI accession number or source of information[d] Genetic code: U = universal; S= standard mitochondria with UGA coding for Trp, rather than termination; Y= yeast codon usage, with AUA coding for Met, not Ile, CUN = Thr, not Leu, and UGA is Trp, not Ter; C = Chlorophycean mitochondrial code with UAG being Leu, not Ter[e] Known polypeptides and ORFs greater than 100 amino acids[f] Fourteen genes common to most fungal mtDNAs; cob, cox1, cox2, cox3, nad1, nad2, nad3, nad4, nad4L, nad5, nad6, atp6, atp8, atp9. Minus signs indicate the absence of the gene indicated[g] Additional known genes: rps3 = small ribosomal protein subunit 3 (also includes small ribosomal protein S5 and Var1); rnpB = RNA component of RNase P. Intron-encoded proteins are excluded[h] Indicates number of rRNA genes (those with asterisk are split) and tRNA genes (those with # contain members that are edited)[i] FMGP = Fungal Mitochondrial Genome Project (http://megasun.bch.umontreal.ca/People/lang/FMGP/seqprojects.html)[j] 86% sequenced
Organism Class Genome Size
/Structure
Acc. #
/Update
Code Total
ORFs
Basic
14
Other ORFs rRNAs
/tRNAs
Reference
Allomyces macrogynus Chy 57,473
C
NC001715
3/96
U 27 all rps3 2
25
Paquin and Lang 1996
Aspergillus nidulans Asc-F 33,300
C
FMGP S ~17 all rps3
rnpB
2
~22
Brown et al. 1985
Candida albicans Asc-Y 40,420
C
NC002653
1/01
Y 12 all 2
30
Anderson et al. 2001
Harpochytrium #94 Mon 19,473
C
FMGP U 14 all 2*
8#
FMGP
Harpochytrium #105 Mon 24,570
C
FMGP U 14 all 2*
8#
FMGP
Hyaloraphidium curvatum Chy 29,593
L
NC003048
8/01
S 18 all 2*
7#
Forget et al. 2002
Hypocrea jeorina
(Trichoderma reesei)
Asc-F 42,130
C
NC003388
2/02
S 19 all rps3 2
26
Chambergo et al. 2002
Neurospora crassa Asc-F 64,840
C
Whitehead Institute
S ~30 all rps3 2
27
Griffiths et al.1995
Pichia canadensis
(Hansenula wingei)
Asc-Y 27,694
C
NC001762
9/95
S 17 all rps3 2
25
Sekito et al. 1995
Podospora anserina Asc-F 100,300
C
NC001329
1/01
S 50 -atp9 rps3 2
27
Cummings et al. 1990
Rhizopus stolonifer Zyg 54,178
C
FMGP U 19 all rnpB 2
24
FMGP
mtDNA leveduras : mtDNA humanomtDNA leveduras : mtDNA humano
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