2009-05-26

失去性基因的酵母經歷非預期的有性生殖

Yeast missing sex genes undergo unexpected sexual reproduction
http://www.physorg.com/news162395184.html

May 24th, 2009

一種致病酵母菌,假絲酵母屬(Candida),的新興形態能在試管內完成完全的性週期(sexual cycle),即使它失去了用以生殖的基因。根據 Duke 大學醫學中心研究者表示,它在感染我們時或許也會這麼做。

"性促成了假絲酵母物種的演化成功," Joseph Heitman, M.D., Ph.D. 表示,Duke 分子遺傳學與微生物學系的微生物疾病發生學中心主任,同時也是二篇論文的共同作者,那分別發表在 Nature 與 Current Biology 當中。"我認為,它有一種複雜的性週期這項事實,很可能在這種新興致病酵母物種的抗藥性演化中扮演了某種角色。"

酵母菌感染是惡名昭彰地難以治療,而且酵母是大自然中最成功的病原體與共生者(commensals),他表示。共生者是一種生物體,那得益於與其他生物體聯盟而不會影響另一方。人類易受三類型酵母傳染:鵝口瘡(thrush ,在嘴部與喉嚨)、陰道感染以及有時會致命的血液與器官的全身性感染,,例如腎臟。

在一篇發表在 5/24 Nature 的論文中,Heitman 的團隊報告,八種假絲酵母物種擁有一種性週期,那失去許多可在其他物種中發現的、與生殖相關的基因。

"這種未被認出的性週期可能意味著我們需要發展新療法以對抗目前正在人類當中發生的、由酵母菌所造成的感染," 共同作者 Jennifer Reedy M.D. Ph.D 表示。

Heitman 與 Reedy 連同共同作者 Anna Floyd 於一項出現在 5/14 Current Biology 的研究中,進一步探詢此問題。主要的問題是:當酵母缺乏這麼多負責減數分裂的的基因時,它們如何有性地(sexually)產生孢子?減數分裂是一種性細胞分裂過程,那在後代中將染色體的數量減半。

藉由檢查與定義酵母中交配型基因的結構與功能,Reedy 學到,數種形態的假絲酵母菌雖經歷減數分裂,不過產生數種類型的後代。大約 2/3 擁有典型的、來自個別父代細胞的 50:50 染色體分裂,不過另外 1/3 擁有額外的染色體,或甚至是所有染色體的雙重拷貝。

"我們所發現的是,這種性週期擁有一種新方法來創造遺傳多樣性,而且那提供一種獨特的有利位置,我們可以從這裡探索有性生殖的機制," Reedy 說。"這提供一種新方法來研究有性生殖以及染色體的異常如何產生。"

Heitman 表示假絲酵母沒有減數分裂基因的減數分裂,也許能產生具不尋常染色體數量的後代。"或著這些基因也許為了某種動機而失去,藉此提供一種導致遺傳多樣性的路徑," Heitman 說。"又或著這些不同類型的後代是經歷過不正常減數分裂的不性後果。"

人類,他們也有一部份奇特成對的染色體。"專家估計,大約 10% 到 30% 的人類卵子或融合產物也許是非整倍體(aneuploid)-- 來自母親與父親的染色體並沒有精確地一對一湊成對,不過這些融合絕大多數都沒有到達著床或懷孕階段," Reedy 說。

"這就是為何發現這種模型的重要之處,我們也許能闡明人類的相關狀態。"

※ 相關報導:

* Evolution of pathogenicity and sexual reproduction in eight Candida genomes
http://dx.doi.org/10.1038/nature08064

Geraldine Butler 等人
Nature advance online publication 24 May 2009
doi: 10.1038/nature08064
* Mechanistic Plasticity of Sexual Reproduction and Meiosis in the Candida Pathogenic Species Complex
http://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(09)01057-4

Jennifer L. Reedy, Anna M. Floyd and Joseph Heitman
Current Biology, 14 May 2009
doi: 10.1016/j.cub.2009.04.058
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