ブレイクスレア・トリスポラ

ブレイクスレア・トリスポラ
科学的分類この分類を編集する
王国： 菌類
分割： ケカビ門
クラス： ケカビ
注文： ケムシ目
家族： チョアネフォラ科
属: ブレイクスリー
種：
B.トリスポラ
二名法名
ブレイクスレア・トリスポラ
サクスター（1914）
同義語
  • チョアネフォラ トリスポラシンハ (1940)

Blakeslea trisporaは、接合菌門に属するカビです。この種は、カロテノイド、特にβ-カロテンとリコピンを産生する能力についてよく研究されています。β-カロテンはビタミンAの前駆体であり、β-カロテンとリコピンはともに酸化ストレスの抑制に重要な役割を果たします。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Blakeslea trisporaは、米国南部および南アジア全域の土壌サンプルから一般的に分離されています。B . trisporaは熱帯植物の病原体です。 [ 4 ] [ 5 ]動物モデルを用いた生体内病原性試験では、この菌が動物またはヒトの疾患の原因ではないことが示唆されています。 [ 1 ]

歴史

Blakeslea属は、B. trisporaに基づき、アメリカの植物学者アルバート・フランシス・ブレイクスリーにちなんで命名された。[ 4 ] A.F. ブレイクスリーは、別の菌類であるBotrytis rileyiを研究していたとき、ローランド・サクスターと協力してこの菌類の研究を進めた。1914年、サクスターがBotrytis rileyi についてさらに研究していたとき、Botrytis rileyiに感染した汚染されたイモムシからBlakeslea trisporaが偶然分離された。[ 4 ] Blakeslea trispora は、ササゲで成長していたイモムシの幼虫から初めて特定された。[ 4 ] イモムシは菌類Botrytis rileyiに感染していたが、Blakeslea trispora はササゲの花を吸っている感染したイモムシに偶発的に伝染したと考えられた。[ 4 ] Thaxter が初めてB. trispora を特定したとき、彼はB. trispora がChoanephora属に非常に近縁であると考えた。これは胞子嚢胞子の形態が非常に類似していたためである。[ 4 ] [ 5 ]どちらも胞子嚢壁にかすかな縦縞のある特徴的な茶色をしている。胞子嚢の大きな球状の頭部の形状も似ている。[ 4 ] [ 5 ]しかし、ChoanephoraとBlakeslea は異なる属であると考えられており、胞子壁と胞子嚢壁との分離によって区別できる。 [ 5 ] Choanephora属の種は胞子嚢壁が非常に密着しているのに対し、Blakeslea属の種では成熟すると胞子嚢壁が容易に分離する。[ 5 ]

成長と形態

Blakeslea trispora は有性生殖と無性生殖の両方を行う。[ 1 ] [ 5 ] Blakeslea trisporaの無性生殖段階は、胞子嚢で生成される胞子嚢胞子の生成を伴う。[ 6 ]放出されると、自由水の存在下で発芽することができる。[ 6 ] B. trispora のコロニーは、25 °C の寒天培地上で急速に成長する。最初は白色であるが、成熟するにつれて黄色から薄茶色、そして非常に濃い茶色に変化する。[ 4 ] [ 7 ] B. trisporaの菌糸は無隔壁で、非常に密度が高く、高度に分岐している。[ 7 ]有性生殖は接合胞子 の形成によるもので、接合胞子には高濃度のトリグリセロールに富む脂質とホスファチジルコリンが含まれる。[ 6 ]接合胞子は長期間生存することができ、その発芽は休眠を維持し、不利な生育条件が存在する場合に発芽を阻止する細胞質調節システムに依存している。 [ 6 ]接合胞子の大きさは40～80μmである。形は球形またはわずかに扁平である。[ 4 ] [ 5 ] Blakeslea trispora は(+) および (-) の接合型を持つ異核交配システムを有する。 [ 1 ]反対の交配型間の接触と交換は、有性生殖と接合胞子の発達を誘導するために必要な前駆症状である。[ 5 ]適合性のある各半数体菌糸から配偶子嚢と呼ばれる伸長部が形成される。吻合後、接合胞子が発達する稔性の異核接合胞子嚢が形成される。[ 8 ]有性生殖においては、交配種の両方によってカロテノイド色素が産生される。カロテノイドは多くのアポカロテノイドの前駆体であり、その中にはBlakeslea trisporaの有性生殖において非常に重要な性特異的前駆体であるトリスポリン酸（TSA）が含まれる。[ 9 ]カロテンカロテノイドから生成されるタンパク質は、カロテンオキシゲナーゼによってさらに処理されてトリスポリン酸（TSA）を合成します。 [ 9 ]カロテンから生成されるTSAは、性的に補完的な細胞同士の接触を刺激します。[ 9 ] TSAは、有性生殖の開始と制御に重要なシグナル伝達分子であると考えられています。 [ 6 ] [ 9 ]

生理

B. trisporaの有性生殖周期の初めの最初のステップは、カロテノイドからカロテンを生成することである。[ 9 ] [ 10 ]カロテンは、 B. trisporaのtsp3 遺伝子にコードされているカロテンオキシゲナーゼによってさらに処理され、TSA を生成する。[ 11 ] TSA は交配型 (+) 株と (-) 株の両方によって生成され、特に適合菌糸が一緒に生育すると大量に生成される。[ 12 ] [ 10 ]これら 2 つの異なる性別の型が TSA を生成すると、性的に補完的な細胞を感知して配偶子嚢を形成する。最終的に、これらの配偶子嚢が融合して接合胞子嚢が形成される。[ 8 ]これら 2 つの異なる交配型が出会うと、各交配型はトリスポロイド TSA の性別特異的な前駆体を伝達し、表面タンパク質凝集素の合成のシグナルとして機能する。凝集素は2つのTSAがお互いを認識できるようにする。そして、2つの異なる交配型間の迅速な接触と効率的な相互作用を引き起こす。[ 9 ]さらに、TSAによって両方の交配型を刺激すると、β-カロテンの合成が促進される。β-カロテンが生成されるにつれて、それはB. trisporaのフェロモンであるトリスポロイドの前駆体になる。[ 9 ] β-カロテンの生成は、カロテノシスと、β-カロテン増加物質として機能するトリスポロイドの生成をさらに刺激する正のフィードバックプロセスを促進する。さらに、それはその生合成のホルモン刺激剤としても働く。[ 1 ] [ 11 ] [ 10 ]このように、Blakeslea trisporaはカロテノシスを活性化し、 B. trisporaの接合胞子に蓄積できるより多くのカロテノイド（乾燥重量の約0.5% ）を生成するために、一定濃度のTSAを必要とする。[ 9 ] [ 10 ]そのため、TSAとトリスポロイドはBlakeslea trisporaにおいて性ホルモンとして作用し、有性生殖を誘発し、異種株間の密接な接触を制御し、さらに性構造である接合胞子の形成を制御します。[ 10 ]カロテノイドは、トリスポア酸の産生だけでなく、接合子形成過程にも必要であり、接合子細胞壁の構造成分であるスポロポレニンの産生に重要な因子である。 [ 10 ]このフィードバック型合成をカロテノイドで制御し、TSAのさらなる合成を促進することは重要である。[ 9 ] [ 10 ]したがって、 Blakeslea trisporaにおけるカロテノイド生成を阻害することで、接合子の形成を防ぐことができる。[ 10 ]

アプリケーション

二機能性リコピンシクラーゼ/フィトエンシンターゼ
識別子
生物ブレイクスレア・トリスポラ
シンボルカーラ
ユニプロットQ67GH9
検索する
構造スイスモデル
ドメインインタープロ

Blakeslea trisporaは、工業生産においてβ-カロテンとその前駆分子であるリコピンの供給源として有用である。これらの分子は有用な食品着色料であり、抗酸化物質としてヒトの健康に有益な効果をもたらす可能性がある。[ 13 ]

リコピンの生産には、主に交配菌株間の相互作用が必要です。Blakeslea trisporaは、商業的に利用可能な規模でリコピンを合成するために、両方の交配菌株を必要とします。リコピン合成の生産性を決定する上で、(-)菌株は(+)菌株の2倍の比率で重要です。[ 13 ]最適な量のリコピンを生産するには、接種後36時間と48時間で、交配菌株(-)を1:2 (+/-)の比率で過剰に添加することが好ましいです。[ 13 ] [ 14 ] [ 3 ] [ 12 ]

リコピン

Blakeslea trisporaは、リコピンを最も効率的に生産することが知られています。[ 15 ]リコピンはリコピンシクラーゼによって分解され、β-カロテンが生成されます。リコピンの工業生産では、Blakeslea trisporaはリコピンシクラーゼ阻害剤を用いて培養され、発酵プロセスに導入されます。[ 3 ] Blakeslea trisporaの接合胞子は、リコピンを最も多く含む傾向があります。[ 6 ]リコピンは、β-カロテンを含むすべての二環式カロテノイドの生合成における中間体です。[ 1 ]

リコピンは、β-カロテンと強力な抗酸化作用で知られる他のカロテノイドの両方を生成できるため、最も重要なカロテン分子の1つです。そのため、β-カロテンと他のカロテノイドは、酸化ストレスの軽減と心血管保護に重要な役割を果たします。[ 3 ]カロテノイドは、一重項酸素やフリーラジカルなどのROS（活性酸素種）に対する非常に効率的な抗酸化消去活性を持っています。したがって、癌、脳血管疾患、心血管疾患、心筋梗塞などの慢性疾患を予防する能力があります。リコピンは、人間の健康に非常に重要かつ関連性のある源であると考えられています。[ 3 ] [ 15 ] 2013年のWeilian Huと彼の同僚による症例研究では、成体マウスにリコピンを投与すると、抗酸化酵素の活性が改善するように見えることが示されました。[ 15 ]彼らは、高濃度のリコピンを含むBlakeslea trispora粉末の投与が、肝臓、脳、腎臓、皮膚を酸化ストレスから保護する可能性があることを報告しています。これは、活性酸素種（ROS）の濃度を低下させ、抗酸化酵素の活性を高めることによって行われます。[ 15 ]さらに、彼らは、 Blakeslea trispora菌がリコピンを効率的に大量に生産する能力を持つことから、強力な抗老化効果を発揮する可能性があるかどうかをさらに調査しています。[ 15 ]

β-カロテン

β-カロテンは赤橙色の色素を持つ分子であり、食品の着色料として用いられています。[ 12 ] β-カロテンは、高度不飽和イソプレン誘導体であるカロテンの一種です。[ 12 ] Blakeslea trisporaはリコピンから大量のβ-カロテンを効率的に生産する能力を有するため、工業規模でのβ-カロテン生産に最も多く利用されている生物です。[ 12 ]

β-カロテンはヒトの免疫系を強力に刺激することが知られており、変性疾患や癌の予防に重要な役割を果たします。 [ 12 ] [ 15 ]すべての細胞は活性酸素種（ROS）を産生し、その活性酸素種を調節することができます。[ 12 ]しかし、ROSの調節不全はDNA損傷、酵素やタンパク質の不活性化、膜の破壊につながる可能性があります。これは最終的に細胞死を引き起こし、個体にとって非常に有毒となります。[ 12 ] Blakeslea trisporaから採取されたβ-カロテンの利用に関するさらなる研究は、癌などの特定の慢性疾患の治療と予防において、ヒトの健康を大きく改善することにつながる可能性があります。

参考文献

  1. ^ a b c d e f Britton G, Pfander H, Liaaen-Jensen S (2009).栄養と健康. バーゼル: ビルクハウザー. ISBN 978-3-7643-7501-0。
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