Blakeslea trispora es un molde y miembro de la división Zygomycota . Esta especie ha sido bien estudiada por su capacidad para producir carotenoides, en particular, β-caroteno y licopeno . El β-caroteno es un precursor de la vitamina A y tanto el β-caroteno como el licopeno desempeñan un papel importante en la inhibición del estrés oxidativo . [1] [2] [3] Blakeslea trispora se aísla comúnmente de muestras de suelo en todo el sur de los Estados Unidos y el sur de Asia. B. trispora es un patógeno de plantas tropicales. [4] [5] Pruebas de patogenicidad in vivo utilizandoLos modelos animales sugieren que este hongo no es una causa de enfermedad animal o humana. [1]
Blakeslea trispora | |
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clasificación cientifica | |
Reino: | |
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Familia: | |
Género: | Blakeselea |
Especies: | trispora |
Nombre binomial | |
Blakeslea trispora Thaxter (1914) | |
Sinónimos | |
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Historia
El género Blakeslea fue nombrado en honor al botánico estadounidense Albert Francis Blakeslee basado en B. trispora . [4] Mientras AF Blakeslee estudiaba otro hongo llamado Botrytis rileyi , colaboró con Roland Thaxter para estudiar más a fondo este hongo. En 1914, mientras Thaxter investigaba más sobre Botrytis rileyi, Blakeslea trispora fue aislada accidentalmente de una oruga contaminada infectada con Botrytis rileyi . [4] Blakeslea trispora se identificó por primera vez a partir de las larvas de la oruga, que crecía en la planta de caupí . [4] La oruga fue infectada por el hongo Botrytis rileyi; sin embargo, se pensó que Blakeslea trispora se había transferido incidentalmente a la oruga enferma que se alimentaba de una flor de caupí. [4] Cuando Thaxter identificó por primera vez a B. trispora , consideró que B. trispora estaba muy relacionada con el género Choanephora debido a su morfología de esporangiosporas muy similar. [4] [5] Ambos tienen un color marrón distintivo con tenues estrías longitudinales en la pared de los esporangiolas. La forma de las grandes cabezas esféricas de sus esporangiolas también es similar. [4] [5] Sin embargo, Choanephora y Blakeslea se consideran géneros distintos y se pueden distinguir por la pared de esporas y su separación de la pared de esporangiolas. [5] Las especies de Choanephora tienen una pared de esporangiolas muy adherente en contraste con las especies de Blakeslea, donde la pared de esporangiolas es fácilmente separable de la espora subyacente en la madurez. [5]
Crecimiento y morfología
Blakeslea trispora se somete a reproducción sexual y asexual. [1] [5] La fase reproductiva asexual de Blakeslea trispora implica la producción de esporangiosporas producidas en los esporangios . [6] Una vez liberados, pueden germinar en presencia de agua libre. [6] Las colonias de B. trispora crecen rápidamente en el medio de cultivo de agar a 25 ° C. Son de color blanco al principio, pero se vuelven de color amarillo a marrón pálido y marrón muy oscuro a medida que maduran. [4] [7] Las hifas de B. trispora son aseptadas, muy densas y muy ramificadas. [7] La reproducción sexual se produce mediante la formación de zigosporas , que contienen altas concentraciones de lípidos ricos en triglicerol y fosfatidilcolina . [6] Las zigosporas pueden persistir durante largos períodos de tiempo y su germinación depende de un sistema regulador citoplasmático que mantiene la latencia y previene la germinación en presencia de condiciones de crecimiento desfavorables. [6] Las cigosporas varían en tamaño de 40 a 80 μm. Son de forma esférica o ligeramente achatada. [4] [5] Blakeslea trispora tiene un sistema de apareamiento heterotálico , con tipos de apareamiento (+) y (-). [1] El contacto y el intercambio entre los tipos de apareamiento opuestos es un precursor necesario para inducir la reproducción sexual y el desarrollo de cigosporas. [5] Las extensiones llamadas gametangia se forman a partir de cada uno de los micelios haploides compatibles . Después de la anastomosis, se forma un cigosporangio heterocariota fértil dentro del cual se desarrollan las cigosporas. [8] Durante la reproducción sexual, los pigmentos carotenoides son producidos por ambos tipos de apareamiento. Los carotenoides son precursores de muchos apocarotenoides que contienen precursores específicos del sexo muy importantes, ácido trispórico (TSA) para la reproducción sexual de Blakeslea trispora . [9] Los carotenos producidos a partir de los carotenoides son procesados adicionalmente por la caroteno oxigenasa para sintetizar el ácido trispórico (TSA). [9] La TSA producida a partir del caroteno estimula a ambas células sexualmente complementarias para que entren en contacto entre sí. [9] La TSA se considera una molécula de señalización importante para el inicio y el control de la reproducción sexual. [6] [9]
Fisiología
Al comienzo del ciclo de reproducción sexual de B. trispora, el paso inicial es la producción de carotenos a partir de carotenoides. [9] [10] Los carotenos son procesados adicionalmente por la caroteno oxigenasa, que está codificada en el gen tsp3 de B. trispora , para producir TSA. [11] La TSA es producida por ambos tipos de apareamiento: cepas (+) y (-), y se produce copiosamente, especialmente cuando los micelios compatibles se cultivan juntos. [12] [10] Como estos dos tipos de sexo diferentes producen TSA, detectan células sexualmente complementarias y forman gametangia. Eventualmente, esos gametangios se fusionan y se forman cigosporangios. [8] A medida que estos dos tipos de apareamiento diferentes se encuentran, cada tipo de apareamiento transfiere el precursor específico del sexo del trisporoide TSA y actúa como una señal para la síntesis de la proteína de superficie aglutinina . La aglutinina permite que los dos TSA se reconozcan entre sí. Luego provoca un contacto rápido e interacciones eficientes entre esos dos tipos de apareamiento diferentes. [9] Además, la estimulación de ambos tipos de apareamiento por TSA promueve la síntesis de β-caroteno . A medida que se produce el β-caroteno, se convierte en un precursor del trisporoide, que es una feromona de B. trispora . [9] La producción de β-caroteno promueve un proceso de retroalimentación positiva que estimula aún más la carotenogénesis y la producción de trisporoide, que sirve como una sustancia que aumenta el β-caroteno. Además, actúa como un estimulador hormonal de su biosíntesis . [1] [11] [10] Por lo tanto, Blakeslea trispora requiere ciertas concentraciones de TSA para activar la carotenogénesis y producir más carotenoides (alrededor del 0,5% de su peso seco ) que se pueden acumular en las cigosporas de B. trispora . [9] [10] Por lo tanto, tanto la TSA como el trisporoide actúan como hormonas sexuales en Blakeslea trispora , lo que desencadena la reproducción sexual y controla el contacto íntimo entre las cepas heterotálicas, gobernando aún más la formación de estructuras sexuales, cigosporas. [10] Los carotenoides son absolutamente necesarios no solo para la producción de ácido trispórico, sino también para el proceso de formación del cigoto, como factores importantes para la producción de esporopollenina , un componente estructural de la pared celular de las zigosporas. [10] Es consecuente regular esta síntesis de tipo retroalimentación con carotenoides y una mayor síntesis de TSA. [9] [10] Por lo tanto, la formación de las cigosporas se puede prevenir mediante la inhibición de la carotenogénesis en Blakeslea trispora . [10]
Aplicaciones
Licopeno ciclasa bifuncional / fitoeno sintasa | ||||||
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Identificadores | ||||||
Organismo | ||||||
Símbolo | carRA | |||||
UniProt | Q67GH9 | |||||
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Blakeslea trispora es útil como fuente de β-caroteno y su molécula precursora, el licopeno, en la producción industrial. Estas moléculas son colorantes alimentarios útiles y pueden tener efectos beneficiosos para la salud humana como antioxidantes . [13]
La producción de licopeno requiere principalmente alguna interacción entre las cepas de apareamiento. Blakeslea trispora necesita ambos tipos de apareamiento para sintetizar licopeno a una escala comercialmente aplicable. La cepa (-) es dos veces proporcionalmente más importante que la cepa (+) para determinar la productividad de la síntesis del licopeno. [13] Para producir una cantidad óptima de licopeno, es favorable el tipo de apareamiento en exceso (-) en una proporción de 1: 2 (+/-) con inóculo de 36 y 48 horas respectivamente. [13] [14] [3] [12]
Licopeno
Se sabe que Blakeslea trispora es el productor más eficaz de licopeno. [15] El licopeno es procesado por la licopeno ciclasa que conduce a la producción de β-caroteno. Para la producción industrial de licopeno, Blakeslea trispora se cultiva con un inhibidor de la licopeno ciclasa que se puede introducir en el proceso de fermentación . [3] Las cigosporas de Blakeslea trispora tienden a contener una cantidad máxima de licopeno. [6] El licopeno es un intermediario en la biosíntesis de todos los carotenoides dicíclicos, incluido el β-caroteno. [1]
El licopeno es una de las moléculas de caroteno más importantes porque es capaz de producir tanto β-caroteno como otros carotenoides, bien conocidos por sus potentes actividades antioxidantes . Como tal, el β-caroteno y otros carotenoides juegan un papel crucial en la reducción del estrés oxidativo y la protección cardiovascular. [3] Los carotenoides tienen actividades de eliminación de antioxidantes altamente eficientes contra ROS ( especies reactivas de oxígeno ), como el oxígeno singlete y los radicales libres . Por tanto, tienen la capacidad de prevenir enfermedades crónicas como el cáncer, las enfermedades cerebrovasculares y cardiovasculares y el infarto de miocardio . El licopeno se considera una fuente muy importante y relevante para la salud humana. [3] [15] Un estudio de caso realizado por Weilian Hu y sus colegas en 2013 mostró que la administración de licopeno en ratones adultos pareció mejorar la actividad de la enzima antioxidante. [15] Han informado que la administración de Blakeslea trispora en polvo, que contiene altas cantidades de licopeno, tiene el potencial de proteger el hígado, el cerebro, los riñones y la piel contra el estrés oxidativo. Esto se hace reduciendo la concentración de ROS y mejorando las actividades de la enzima antioxidante. [15] Además, están investigando más a fondo si el hongo Blakeslea trispora podría ser un potente efector del antienvejecimiento debido a su capacidad para producir cantidades masivas de licopeno de manera eficiente. [15]
β-caroteno
El β-caroteno es una molécula que presenta un pigmento rojo anaranjado. Por tanto, se utiliza como colorante para productos alimenticios. [12] El β-caroteno es un miembro de los carotenos que son derivados de isopreno altamente insaturados . [12] Debido a que Blakeslea trispora tiene una capacidad efectiva para producir una gran cantidad de β-caroteno a partir del licopeno, Blakeslea trispora es el principal organismo utilizado para su producción a escala industrial. [12]
Se sabe que los β-carotenos son un potente estimulante del sistema inmunológico humano y desempeñan funciones importantes en la prevención de enfermedades degenerativas y cánceres. [12] [15] Todas las células son capaces de producir y regular ROS. [12] Sin embargo, la desregulación de ROS puede provocar daños en el ADN , inactivación de enzimas y proteínas y alteración de las membranas. Esto finalmente causa la muerte celular, volviéndose muy tóxico para los individuos. [12] Investigaciones adicionales del uso de β-caroteno recolectadas de Blakeslea trispora pueden conducir a grandes mejoras en la salud humana en el tratamiento y prevención de ciertas enfermedades crónicas como el cáncer.
Referencias
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