Mantar Feromonları: Eş Tanımanın Kimyası

Bir maya hücresi, yüzeyindeki reseptörlerin bir yanı ile öbür yanı arasındaki yaklaşık yüzde 1'lik doluluk farkını algılayıp eşine doğru uzanabilir (Segall, 1993). Bu hassasiyet, mantarların eşini gözle ya da dokunarak değil, kimyasal bir dille bulduğunu hatırlatır. O dilin sözcükleri feromonlardır: bir hücrenin ürettiği ve eş adayının G proteinine bağlı reseptörlerle algıladığı sinyal molekülleri (Jones ve ark., 2011).

Mantarda feromon ne iş görür?

Feromonlar bakterilerden memelilere kadar pek çok canlıda hücreler arası iletişimi düzenler; mantarlarda ise eşeyli üreme sürecinde eş adayları arasındaki etkileşimleri adım adım yönlendiren bir role sahiptir (Jones ve ark., 2011). Aynı derleme, mantar feromonlarının nasıl sentezlendiğini, G proteinine bağlı reseptörlerle etkileşimini ve bu etkileşimin başlattığı sinyalleri ekmek mayası Saccharomyces cerevisiae'yi referans alarak anlatır ve askomisetler ile basidiomisetlerdeki farklılaşmaları karşılaştırır (Jones ve ark., 2011).

Düzenin iskeleti basittir: bir hücre feromon üretir, eş adayı bunu reseptörüyle algılar ve reseptörle feromonun etkileşimi hücre içinde bir sinyal zinciri başlatır (Jones ve ark., 2011). Eşleşme tiplerinin genetik temelini mantarlarda eşleşme tipleri yazısında, mayanın mantarlar içindeki yerini de maya bir mantar mı yazısında anlatıyoruz.

Mayada kimyasal pusula

Feromon yalnız "buradayım" demez, yön de gösterir. Klasik bir deneyde alfa eşleşme faktörünün mekânsal derişim farkları, a tipi maya hücrelerinin uzantılarını feromonun geldiği yöne doğru yönlendirmiştir (Segall, 1993). Aynı çalışmada hücrenin daha önce tomurcuklandığı noktanın bu yönelimi etkilemediği ve yönelimin mikrotübülleri bozan nokodazol varlığında da sürdüğü görülmüş; bu da mikrotübüllerin süreç için belirleyici olmadığını düşündürmüştür (Segall, 1993).

Deneyde feromon ortamdan çekildiğinde sonraki tomurcuklanmanın da aynı yöne kutuplandığı gözlenmiştir (Segall, 1993).

Güçlü sinyal, tercih edilen eş

Maya hücreleri eşe çekici bir feromonla sinyal verir ve daha güçlü sinyal verenler eş olarak tercih edilir; bu özellik, eşeysel seçilim kuramını deneyle sınamak için bir model olarak kullanılmıştır (Rogers ve ark., 2009). Güçlü eşeysel seçilim koşulunda daha güçlü sinyal kodlayan bir alel zayıf sinyal verenlerden oluşan bir popülasyona yayılmış ve üretilen feromon miktarı buna paralel olarak artmıştır (Rogers ve ark., 2009). Zayıf eşeysel seçilim koşulunda ise aynı alel popülasyona yayılamamıştır (Rogers ve ark., 2009).

Yazarlar bu sonucu, eşeysel seçilimle avantaj sağlayan bir alelin popülasyona yayılmasının deneysel bir gösterimi olarak sunar (Rogers ve ark., 2009).

Neurospora'da eşine doğru büyüyen hifler

İpliksi bir mantar olan Neurospora crassa'da feromonun yönlendirdiği şey özel bir hifadır: bu türün iki eşleşme tipi vardır ve eşleşme, dişi üreme yapılarının oluşmasını ve trikogin adı verilen dişiye özgü hiflerin karşı eşleşme tipindeki hücreye doğru feromon aracılığıyla kimyasal yönelimle büyümesini içerir (Kim ve ark., 2004).

Bu süreçte G proteinine bağlı reseptör yapısı öngörülen pre-1 geni incelenmiştir: genin silinmesi vejetatif büyümeyi, heterokaryon oluşumunu ve erkek verimliliği büyük ölçüde etkilememiş, ama mat A suşlarının dişi üreme yapıları döllenememiştir (Kim ve ark., 2004). Aynı çalışmaya göre bu kusurun ana nedeni, trikoginlerin mat a hücrelerini tanıyıp onlarla kaynaşamamasıdır (Kim ve ark., 2004). Hifaların uçtan nasıl büyüdüğünü hifa nedir yazısında, bu model organizmayı da Neurospora crassa yazısında ele alıyoruz.

Basidiomisetlerde çok sayıda feromon ve reseptör

Bir basidiomiset olan Schizophyllum commune'nin B eşleşme tipi genleri birden çok feromon ve feromon reseptörü kodlar; bu genler bağımsız çalışan Bα ve Bβ adlı iki lokusta toplanır ve eşleşen iki birey arasında herhangi birindeki farklılık aynı eşeyli gelişim adımlarını başlatır (Vaillancourt ve ark., 1997).

Bα1 lokusunda üç lipopeptit feromon ve yedi zar geçişli bir reseptör kodlandığı, bir Bα özgüllüğüne ait feromonun diğer sekiz Bα özgüllüğünün herhangi birinin reseptörüyle eşleştiği bildirilmiştir; Bβ1 lokusunda da üç ya da daha fazla feromon geni ile bir reseptör geni bulunmuştur (Vaillancourt ve ark., 1997). Yazarlar iki lokusun dizilerini karşılaştırarak bunların ortak bir atadan türediğini öne sürer (Vaillancourt ve ark., 1997).

Tek bir mutasyonla kendine uyumluluk

Bir reseptör yanlış anda "eş bulundu" derse ne olur? Coprinus cinereus'ta B eşleşme tipi genlerinin yedi zar geçişli reseptörlerden ve CaaX motifiyle değiştirilen feromonlardan oluşan geniş bir aileyi kodladığı öngörülür; reseptörlerden birinin altıncı zar geçiş bölgesindeki Q229P değişimi tek başına kendine uyumlu bir eşleşme fenotipi oluşturmuştur (Olesnicky ve ark., 1999). Maya içinde kurulan bir test sisteminde bu reseptörün G proteinine bağlı bir reseptör olduğu ve Q229P mutasyonunun onu sürekli etkin hâle getirdiği gösterilmiştir (Olesnicky ve ark., 1999).

Aynı çalışmada maya hücrelerinde işlenen bir C. cinereus feromon öncülünün, birlikte ifade edilen yabani tip reseptörü uyardığı da bildirilmiştir (Olesnicky ve ark., 1999). Eşleşmeden sonra oluşan iki çekirdekli evreyi dikaryon nedir yazısında, bu evreyle ilişkili hifa yapısını da klamp bağlantısı nedir yazısında anlatıyoruz.

Bilimsel referanslar

Jones, S.K. et al. (2011). Fungal mating pheromones: choreographing the dating game. Fungal Genet Biol, 48(7), 668-76. PMID 21496492. DOI 10.1016/j.fgb.2011.04.001.

Kim, H. et al. (2004). A pheromone receptor gene, pre-1, is essential for mating type-specific directional growth and fusion of trichogynes and female fertility in Neurospora crassa. Mol Microbiol, 52(6), 1781-98. PMID 15186425. DOI 10.1111/j.1365-2958.2004.04096.x.

Olesnicky, N.S. et al. (1999). A constitutively active G-protein-coupled receptor causes mating self-compatibility in the mushroom Coprinus. EMBO J, 18(10), 2756-63. PMID 10329622. DOI 10.1093/emboj/18.10.2756.

Rogers, D.W. et al. (2009). Experimental evolution of a sexually selected display in yeast. Proc Biol Sci, 276(1656), 543-9. PMID 18842545. DOI 10.1098/rspb.2008.1146.

Segall, J.E. (1993). Polarization of yeast cells in spatial gradients of alpha mating factor. Proc Natl Acad Sci U S A, 90(18), 8332-6. PMID 8397402. DOI 10.1073/pnas.90.18.8332.

Vaillancourt, L.J. et al. (1997). Multiple genes encoding pheromones and a pheromone receptor define the B beta 1 mating-type specificity in Schizophyllum commune. Genetics, 146(2), 541-51. PMID 9178005. DOI 10.1093/genetics/146.2.541.

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: 6  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya