Klamp Bağlantısı Nedir? Dikaryon Hifinde Çekirdek Düzeni

İki farklı ebeveynden gelen iki çekirdeği aynı hücrede taşıyan bir hif bölünürken, yeni hücrelerin her birine her ebeveynden birer çekirdek düşmesi gerekir. Basidiomisetler bu işi klamp bağlantısı (Türkçe kaynaklarda kıskaç bağlantısı da denir) adı verilen küçük bir hif düzenlemesiyle çözer: mürekkep mantarı Coprinus cinereus üzerinde yapılan bir genetik çalışmaya göre klamp bağlantıları, basidiomisetlerin iki çekirdekli evresinde çekirdek düzeninin korunması için gerekli yapılardır (Inada ve ark., 2001). Bu yazıda köprünün nasıl kurulduğuna, hangi genlerin onu başlattığına ve bazı mantarların neden onsuz idare ettiğine bakıyoruz.

İki gen bölgesi, iki görev

Klamp oluşumu eşleşme tipi genlerinin denetimindedir. Basidiomiset eşleşme genlerini derleyen bir çalışmaya göre şapkalı mantarların dahil olduğu Agaricomycetes grubunda iki eşleşme tipi bölgesi bulunur: A bölgesi homeodomain tipi transkripsiyon faktörlerini, B bölgesi ise bir feromon ve feromon reseptörü sistemini kodlar (Raudaskoski ve ark., 2010). Aynı derlemeye göre bu sinyal zincirlerinin devreye girmesi iki çekirdekli miselin gelişmesine, meyve gövdesi oluşumuna ve mayozla spor üretimine yol açar (Raudaskoski ve ark., 2010).

İş bölümü nettir. Coprinus cinereus çalışmasına göre A genleri, iki eşleşme partnerinden gelen çekirdeklerin eş zamanlı bölünmesini düzenler ve klamp bağlantılarının oluşumunu başlatır; B genleri ise klamp bağlantısını tamamlayan hücre kaynaşmalarını ve iki çekirdekli evreye geçiş için gereken çekirdek göçünü yönetir (Inada ve ark., 2001). Eşleşme tiplerinin genel mantığını mantarlarda eşleşme tipleri yazısında, iki çekirdekli evrenin kendisini dikaryon nedir yazısında ayrıntılı anlattık.

Adım adım: çıkıntı, bölünme, kaynaşma

Model mantar Coprinopsis cinerea'nin iki çekirdekli hiflerini canlı hücre görüntülemeyle izleyen bir çalışmada büyümenin şu olaylardan oluştuğu özetlenir: uçtan uzama, klamp hücresinin oluşması, çekirdeklerin eş zamanlı bölünmesi, septum kurulması, alt hücrede küçük bir çıkıntının belirmesi ve klamp hücresinin bu çıkıntıyla kaynaşması (Kakizaki ve ark., 2023). Aynı çalışmada floresan etiketli beş septin proteininin hif ucunda ortası delik bir kubbe biçiminde bir arada durduğu, septinlerin aktin iplikleriyle birlikte septum noktasında kasılan bir halka oluşturduğu görülmüştür (Kakizaki ve ark., 2023).

Aktinin bu süreçteki payı ilaçla da sınanmıştır. Schizophyllum commune ile yapılan laboratuvar çalışmasında aktin ipliklerini dağıtan latrunculin A verilen iki çekirdekli hiflerde çekirdeklerin eşleşmesinin, klamp hücresinin gelişiminin ve klamp hücresinin alt hücreyle kaynaşmasının bozulduğu görülmüştür (Raudaskoski, 2019). Yazar bu sonuçtan, eşleşme tipi genlerinin denetlediği bu olaylarda aktin iskeletinin dolaylı bir hedef olabileceği çıkarımını yapar (Raudaskoski, 2019). Köprünün sonunda kurulan enine duvarın basidiomisetlere özgü gözenek yapısı için dolipor septum nedir yazısına bakabilirsiniz.

Köprüyü başlatan gen: clp1

Klamp oluşumunun anahtarı, adı "klampsız" anlamına gelen bir mutasyonla bulundu. Hem A hem B yolağı mutasyonlarla sürekli açık tutulan ve eşleşmeden klamplı hifler üreten bir C. cinereus suşunda klamp oluşumunu engelleyen clp1-1 mutasyonu ayrılmış; sorumlu genin 365 amino asitlik, daha önce tanımlanmamış bir proteini kodladığı bulunmuştur (Inada ve ark., 2001). Aynı çalışmada clp1 transkriptinin normalde yalnız uyumlu A proteinleri bir araya geldiğinde görüldüğü, gen zorla ifade ettirildiğinde ise uyumlu A kombinasyonu olmadan da klamp gelişiminin başladığı gösterilmiş; yazarlar clp1 ifadesinin A yolağını başlatmak için hem gerekli hem yeterli olduğu sonucuna varmıştır (Inada ve ark., 2001).

Bu bulgu kültür mantarlarından birinde de sınandı. İstiridye mantarında (Pleurotus ostreatus) CRISPR/Cas9 ile clp1 karşılığı bozulan suşlar çaprazlandığında klamp hücrelerinin görülmediği ve iki çekirdekli evreye geçişin aksadığı bildirilmiştir; yazarlar genin bu türde de klamp oluşumu için zorunlu olabileceği sonucuna varır (Boontawon ve ark., 2021). Genom düzenleme yönteminin mantarlardaki kullanımını mantarlarda CRISPR yazısında, türün genel tanıtımını ise Pleurotus ostreatus tür ansiklopedisi sayfasında bulabilirsiniz.

Yalancı klamplar ve yarım kalan köprüler

Mutantlar, köprünün hangi aşamada durabileceğini de gösterir. Tek çekirdekli bir C. cinereus suşunda çekinik bir pcc1 mutasyonunun, kaynaşmayan yalancı klampların (pseudoclamp) oluşmasına yol açtığı; genin SRY tipi bir HMG proteini kodladığı ve iki çekirdekli miselde daha yüksek düzeyde ifade edildiği gösterilmiştir (Murata ve ark., 1998). İstiridye mantarında ise durum biraz farklı çıkmıştır: pcc1 mutant tek çekirdekli suşlarda yalancı klamp görülmemiş, ancak iki uyumlu pcc1 mutantı çaprazlandığında görülmüştür (Boontawon ve ark., 2021).

Bir başka C. cinereus mutantı, B28, hem meyve gövdesinin ilk adımı sayılan hif düğümünü kuramamış hem de klamp hücrelerinde garip bir davranış göstermiştir: bu klamp hücreleri alt hücreyle kaynaşmak yerine yan dal gibi uzamayı sürdürmüştür (Nakazawa ve ark., 2011). Yazarlar bu tablonun, A yolağı açık ama B yolağı kapalı suşlarda normalde görülen kaynaşmamış yalancı klamplardan farklı olduğunu ve klamp hücresinin büyümesini durduran, henüz tanımlanmamış bir mekanizmaya işaret ettiğini belirtir (Nakazawa ve ark., 2011). Sorumlu gen Cc.ubc2, mısır rastığı Ustilago maydis'te feromon yanıtında görev alan Ubc2 adaptör proteinine benzer ve mutasyon bir MAP kinazın fosforlanmasını engellemiştir (Nakazawa ve ark., 2011).

Klampsız iki çekirdeklilik

Klamp bağlantısı her basidiomisette bulunmaz. Beyaz çürüklük yapan Phanerochaete chrysosporium ile yapılan genetik çalışmada, bu türün heterokaryon evresinde klamp bağlantısı olmadığı ve bu yüzden eşleşme sisteminin uzun süre tanımlanamadığı belirtilir (James ve ark., 2011). Aynı çalışmada türün tek bir eşleşme tipi bölgesine sahip bipolar bir sistem gösterdiği, reddetme yanıtının öteki Agaricomycetes türlerine göre çok daha zayıf olduğu ve aynı eşleşme alellerini taşıyan kararlı heterokaryonların oluşabildiği bulunmuştur (James ve ark., 2011).

Bu örnek, klampın iki çekirdekliliğin kendisi değil onu düzenli tutan araçlardan biri olduğunu hatırlatır. Farklı genetik yapıdaki hiflerin kaynaşması için anastomoz nedir, uyumsuz kaynaşmaların nasıl reddedildiği için heterokaryon uyumsuzluğu yazılarına geçebilirsiniz.

Bilimsel referanslar

Boontawon, T. et al. (2021). Functional analyses of Pleurotus ostreatus pcc1 and clp1 using CRISPR/Cas9. Fungal Genet Biol, 154, 103599. PMID 34153439. DOI 10.1016/j.fgb.2021.103599.

Inada, K. et al. (2001). The clp1 gene of the mushroom Coprinus cinereus is essential for A-regulated sexual development. Genetics, 157(1), 133-40. PMID 11139497. DOI 10.1093/genetics/157.1.133.

James, T.Y. et al. (2011). A single mating-type locus composed of homeodomain genes promotes nuclear migration and heterokaryosis in the white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium. Eukaryot Cell, 10(2), 249-61. PMID 21131435. DOI 10.1128/EC.00212-10.

Kakizaki, T. et al. (2023). Live-cell imaging of septins and cell polarity proteins in the growing dikaryotic vegetative hypha of the model mushroom Coprinopsis cinerea. Sci Rep, 13(1), 10132. PMID 37349479. DOI 10.1038/s41598-023-37115-y.

Murata, Y. et al. (1998). Molecular analysis of pcc1, a gene that leads to A-regulated sexual morphogenesis in Coprinus cinereus. Genetics, 149(4), 1753-61. PMID 9691034. DOI 10.1093/genetics/149.4.1753.

Nakazawa, T. et al. (2011). A mutation in the Cc.ubc2 gene affects clamp cell morphogenesis as well as nuclear migration for dikaryosis in Coprinopsis cinerea. Fungal Genet Biol, 48(5), 519-25. PMID 21281729. DOI 10.1016/j.fgb.2011.01.010.

Raudaskoski, M. (2019). The central role of septa in the basidiomycete Schizophyllum commune hyphal morphogenesis. Fungal Biol, 123(9), 638-649. PMID 31416583. DOI 10.1016/j.funbio.2019.05.009.

Raudaskoski, M. et al. (2010). Basidiomycete mating type genes and pheromone signaling. Eukaryot Cell, 9(6), 847-59. PMID 20190072. DOI 10.1128/EC.00319-09.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 8  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya