“进化的罗塞塔石碑” –致命真菌生物学的新见解

研究人员对引起致命的皮肤感染并毁灭了全世界青蛙种群的乳糜菌的生物学过程有了新的认识。

Bd的肌动蛋白结构可能在导致威胁全球两栖动物的皮肤病中发挥作用。

马萨诸塞州大学阿默斯特分校的研究人员获得了对引起全球致命青蛙感染的致命性皮肤感染的乳糜菌生物学过程的新见解。

该小组由细胞生物学家Lillian Fritz-Laylin领导，在今天（2021年2月8日）发表在《现代生物学》上的一篇论文中描述了Batrachochytrium dendrobatidis（Bd）的肌动蛋白网络还如何充当“进化的Rosetta Stone”，揭示了细胞骨架的丧失。真菌王国的复杂性。

研究助理莎拉·普罗斯塔克（Sarah Prostak）最初写了后来成为《当代生物学》的论文，是为她在麻萨诸塞大学阿默斯特分校的本科荣誉生物学论文撰写的。

Fritz-Laylin说：“真菌和动物看起来是如此不同，但实际上它们之间却有着密切的联系。”他的实验室研究细胞如何移动，这是许多人类疾病的发展和预防的核心活动。“这个项目是Sarah Prostak在我实验室中的工作，表明在真菌早期发育过程中，真菌可能具有看起来像我们细胞的细胞，并且可以像我们的细胞一样爬行。”

包括Bd在内的梭菌在系统发育树或进化树的深处涵盖了1000多种真菌。研究人员使用了存在于酵母和其他真菌中失去的动物细胞特征的壶菌，来探索肌动蛋白细胞骨架的进化，这有助于细胞保持其形状和组织并执行运动，修剪和其他关键功能。

弗里茨·莱林实验室的研究助理普罗斯塔克（Prostak）是该论文的主要作者，最初是在她的本科生荣誉生物学论文写作时撰写的，并在毕业后扩大了研究范围并完成了研究。其他作者包括明尼苏达大学的遗传学，细胞生物学和发展教授玛格丽特·提图斯（Margaret Titus），以及麻省大学阿姆斯特分校的克里斯汀·罗宾逊（Kristyn Robinson）。 Fritz-Laylin实验室的候选人。

“ Bd与动物细胞的关系比通常研究的真菌更紧密，因此它可以告诉我们很多有关动物谱系和真菌谱系的信息，还可以提供许多有关人肌动蛋白网络的见解，” Prostak说。“我们可以用它在相似的系统中研究类动物的调节，而不是在动物细胞中进行实际研究，这非常复杂，因为动物细胞中有许多肌动蛋白调节剂。”

Lillian Fritz-Laylin是马萨诸塞州阿默斯特大学自然科学学院的生物学教授。

该研究小组结合了基因组学和荧光显微镜技术，证明chytrids的肌动蛋白细胞骨架同时具有动物细胞和酵母的特征。论文指出：“这些复杂的肌动蛋白调控网络如何进化和渗透仍然是进化生物学和细胞生物学中的关键问题。”

生物学家探索了Bd生命周期中的两个发展阶段。在第一阶段，Bd游动孢子与鞭毛一起游动，并建立类似于动物细胞的肌动蛋白结构，包括推动生物前进的假足。在生殖阶段，Bd孢子囊会组装肌动蛋白壳和肌动蛋白贴片，与酵母相似。

由Bd引起的乳糜菌病，破坏了青蛙，蟾蜍和其他两栖动物的皮肤，最终导致体液调节异常，导致心力衰竭。该疾病归因于生物多样性的巨大损失，包括过去50年中数十种假定的种群减少和灭绝，尽管究竟有多少物种受到该疾病的影响尚有争议。

UMass Amherst生物学家说，他们观察到的Bd肌动蛋白结构可能在导致这种疾病中起重要作用。该论文总结说：“该模型表明肌动蛋白网络是Bd病理和致病性的关键，而运动和快速生长是其基础。”

普罗斯塔克（Prostak）是弗里茨·雷林（Fritz-Laylin）实验室吸引的动物爱好者，因为它专注于病原体，希望他们对Bd知识的深入研究能够采取措施减缓壶菌的致命危害。

Prostak说：“弄清Bd的基本生物学原理有望在将来为减轻疾病提供更多见识。”

参考：Sarah M. Prostak，Kristyn A.Robinson，Margaret A.Titus和Lillian K.Fritz-Laylin于2021年2月8日发表在《 Current Biology.DOI：
10.1016 / j.cub.2021.01.001

资金：美国国家卫生研究院皮尤慈善基金会