Molekulární mechanismy tvorby a vývoje kolonií přírodních kmenů Saccharomyces cerevisiae

Abstract

Yeasts are capable of forming a wide range of multicellular communities, which enable the survival in harmful and changing environment. Surface associated biofilms, often connected with infections in human body, and colonies can serve as an example of such populations. This work investigates formation and development of complex structured colonies of Saccharomyces cerevisiae, which can be considered as a distinctive feature of yeast strains isolated from the wild. Architecture and properties of such colonies are fundamentally different from the spatially undifferentiated colonies of most of laboratory strains and resemble in many ways rather natural biofilms of pathogenic yeasts. Yeast populations use specific developmental processes induced by communication mechanisms to synchronize the early stages of their development. Formation of specific three-dimensional colony architecture is enabled by the presence of extracellular matrix and adhesive protein Flo11p which provide stability and integrity of the whole structure. Protection of the colonies is accomplished by spatially differentiated cell subpopulations using various mechanisms such as expression of efflux pumps capable of removing toxic substances or production of extracellular matrix functioning also as selectively permeable barrier. Phenotypic...

Kvasinky jsou schopny tvořit širokou škálu mnohobuněčných útvarů, které umožňují přežívání populací v nehostinných a často se měnících podmínkách okolí. Příkladem takových společenství jsou útvary tvořící se na různých površích jako například biofilmy, spojené často s infekcemi v lidském těle, a kolonie. Tato práce se zabývá studiem vzniku a vývoje komplexních strukturovaných kolonií Saccharomyces cerevisiae, které jsou charakteristickým rysem kmenů izolovaných ze svého přirozeného prostředí. Svou architekturou a vlastnostmi se zásadně liší od prostorově nediferencovaných kolonií většiny laboratorních kmenů a v mnoha ohledech naopak připomínají biofilmy patogenních kvasinek. Populace kvasinkových buněk využívají specifických vývojových procesů indukovaných komunikačními mechanizmy k synchronizaci raných fází svého vývoje. Tvorba specifické trojrozměrné architektury kolonií je umožněna přítomností extracelulární hmoty a adhezivního proteinu Flo11p, jež se podílejí na stabilitě a integritě útvaru. Na ochraně kolonií se podílejí funkčně a prostorově diferencované populace buněk s využitím různých mechanizmů jako je například přítomnost membránových pump odstraňujících toxické látky či produkce zmíněné extracelulární hmoty plnící rovněž funkci selektivně propustné bariéry. Charakteristickým rysem přírodních...