Recombinação em fungos

Recombinação em FungosRecombinação em Fungos

UERGS Disciplina: Genética de microorganismosProf. Dra. Adriana Dantas

Fungos filamentososFungos filamentososTodos os fungos multicelulares são constituídos por

filamentos microscópicos ramificados, as hifas.

O conjunto de hifas forma o micélio

Hifas podem ser de dois tipos:

◦ Hifas cenocíticas (do grego koinos, comum, e kitos, célula) são tubos contínuos, sem divisões transversais, preenchidos por uma massa citoplasmática com centenas de núcleos.

◦ Hifas septadas apresentam paredes transversais (septos) delimitando compartimentos celulares com um ou dois núcleos, dependendo do estágio do ciclo sexual.

HifasHifasHifas septadas:

◦Divisões Ascomycota, Basidiomycota e Deuteromycota

Hifas cenocíticas◦Divisões Mastigomycota e Zygomycota.

Genoma Genoma Maioria dos fungos filamentos – 30Mb

(milhões de pares de base)Leveduras – 15MbPouco DNA repetitivo, exceto rDNA

◦Phytophthora megasperma – 62Mb e 53% DNA rep.

◦Achlya bisexualis – 42 Mb e 18% DNA rep.Numero de cromossomos – 7 a 20

◦Basidiobolus ranarum – incontaveis◦Schizosaccharomyces pombe – 3

Cromossos linearesCromossos linearesPossuem centrômeros

◦Clonados em plasmidios YAC, usados como vetores

Possuem elementos transponíveis◦Ty de leveduras

Possuem telômeros◦Repetições de TTAGGG

Poucas metilações◦Phycomyces blakesleeanus – 2,9% de

citosinas metiladas

Ciclo Sexual dos FungosCiclo Sexual dos FungosAscomiceto

◦Neurospora crassa◦Aspergilus nidulans◦Sacaromice serevisiae

Basidiomiceto◦Cropinus logopus

Roseta de ascas em maturação (células meióticas) de Neurospora crassa, de tipo selvagem x histona H1 GFP. Histona H1 sendo uma proteína cromossômica, a GFP-tagged núcleos (dois por esporos nesta fase) brilham em quatro dos oito ascósporos de cada asco; os restantes quatro ascósporos transportar os núcleos untagged do pai do tipo selvagem

Reprodução sexuada dos Reprodução sexuada dos fungos fungos

De modo geral, a se inicia com a fusão de hifas haplóides, caracterizando a plasmogamia (fusão de citoplasmas). Os núcleos haplóides geneticamente diferentes, provenientes de cada hifa parental, permanecem separados (fase

heterocariótica, n + n). Posteriormente, a fusão nuclear (cariogamia) gera núcleos diplóides que, dividindo-se por meiose, produzem esporos

haplóides. sporos formados por meiose são considerados sexuados (pela variedade decorrente do processo meiótico). Algumas curiosidades merecem ser citadas a respeito da fase sexuada da reprodução: Antes de ocorrer plasmogamia, é preciso que uma hifa "atraia" a outra. Isso ocorre por meio da produção de

feromônios, substâncias de "atração sexual" produzidas por hifas compatíveis A produção de esporos meióticos, após a ocorrência de cariogamia, se dá em estruturas especiais, freqüentemente

chamadas de esporângios.

Ciclo Sexual Ciclo Sexual Neurospora Neurospora crassacrassaHeterotálico

◦ Dois tipos de reação sexual ou mating types◦ A e a

Hifas com dois tipos de núcleos em um mesmo citoplasma, ou seja , no heterocário

Neurospora são todas haplóides, passando a maior parte dos seus ciclos de vida no estado haplóide.

No entanto, as várias espécies de Neurospora mostrar um dos três diferentes ciclos da vida:

heterotálico, homotálico ou pseudohomotálico.

Heterotálico é mais bem estudada;

Ciclos assexual N. crassaCiclos assexual N. crassaNa parte assexuada deste ciclo, a germinação

e o crescimento de um haplóide assexuada de esporos (conídios) resulta em uma massa de fios ramificados (hifas), que constituem uma colônia.

Hifas são essencialmente uma única célula que contém núcleos haplóides muitos.

A colônia de milhões de conídios a partir de hifas aéreas, com macroconídios multinucleadas e microconídios uninucledos, e estes se dispersam e repetir o ciclo assexual se pousar em um substrato adequado.

Ciclo sexual Ciclo sexual N.crassaN.crassaNa fase sexual, quando as colônias do tipo de

acasalamento diferentes (formas simples de sexos) entram em contato, suas paredes celulares se fundem núcleos, resultando em núcleos diplóides dentro de corpos de frutificação chamados peritécios.

Cada núcleo diplóide sofre meiose. Os quatro haplóide de uma meiose ficam juntos em uma

bolsa chamada ascas. Em Neurospora crassa cada um dos quatro produtos da

meiose sofre uma divisão mitótica ainda mais, resultando em oito ascósporos de cada asco.

Ascósporos germinam e produzem hifas resultando em colônias exatamente como os produzidos por esporos assexuais.

HeterotálicoHeterotálico Dois tipos de

acasalamento, que devem se unir para poder percorrer o ciclo sexual (que inclui a meiose).

Os dois tipos de acasalamento são determinadas por seqüências de DNA, estes são chamados de MAT-A e MAT-a.

Estas duas seqüências tipo de acasalamento são totalmente diferentes, então eles não representam os alelos, em vez disso, eles são chamados idiomorfos idiomorfos de N. crassa.

Acasalamento MAT-A e Acasalamento MAT-A e MAT-aMAT-a Se os dois tipos de acasalamento são inoculadas em

uma placa de Petri, uma linha simples ou dupla de corpos de frutificação (peritécios) de entre eles.

HomothallicHomothallic Qualquer estirpe haplóide

indivíduo pode atravessar o ciclo sexual por si só, sem o emparelhamento com outra cepa.

Espécies Homotálicas não precisam de ambas as seqüências idiomorfas de MAT

Em alguns casos, um ou outro pode ser detectado na seqüência genômica.

A fim de ser capaz de atravessar a meiose como parte do ciclo sexual, um núcleo diplóide deve formar pela fusão de dois núcleos haplóides.

Neurospora galapagoensis é uma espécie homotálica.

PseudohomotálicoPseudohomotálico Espécies exigem idiomórfos

MAT para completar o ciclo sexual,

Os núcleos que resultam da meiose são embalados de tal maneira que um núcleo de MAT A e um MAT é incluído em qualquer ascósporos.

Esporos individuais vão crescer em uma mistura dupla de acasalamento com tipo de núcleos, que tem tudo o que é necessário para percorrer o ciclo sexual e não precisa de emparelhar-se com qualquer outra espécie.

N. tetrasperma é o melhor exemplo de uma espécie estudada pseudohomotálico.

Ciclo sexual Ciclo sexual Aspergillus Aspergillus nidulansnidulans

AscomicetosFungo homotálico

◦não possui reação sexual ou mating types distintos

Pode cruzar com ele próprio, ou seja próprio talo - autofecundação◦Descendentes todos iguais

Cruzamentos entre linhagens diferentes◦zigoto hibrido (segregantes com

constituições genéticas diferentes)

Ciclo sexual Ciclo sexual Aspergillus Aspergillus nidulansnidulansPossui filamentosHifas multinucleadasProduzem esporos assexuais ou conídiosPossui regiões especializadas em seu

micelio◦hifas ascógenas: ocorre fusões nucleares

dando n-núcleos diplóides com 16 cromossomos

◦Núcleos haploides sofrem meiose resultam em 4 celulas haploides – divisão mitotica - oito células haplóides dentro do asco

Nos ascos, os ascosporos são distribuídos livremente, 8 celulas haplóides (esporos sexuais ou ascoporo) não são ordenados

Ciclo de vida AspergillusCiclo de vida Aspergillus

Ciclo sexual de uma Ciclo sexual de uma leveduralevedura Ascomiceto Saccharomyces cerevisae

◦ levedura da panificação, fermentação alcóolica Dois tipos de reação sexual

◦ a: mat 1-A e : mat 1-B Não são filamentosas Possuem células individualizada Se produzem por brotamento

Celulas haploides de diferentes tipos sexuais e unicleadas◦ plasmogmia (fusão citoplasma) e em seguida cariogamia (fusão

de núcleos) – celula diplóide Células diplóides dividem-se por brotamento ate induzir

esporulação – sofrem meiose – 4 células haplóides ou 4 ascósporos

Ciclo sexual de um Ciclo sexual de um BasidiomicetoBasidiomicetoCoprinus lagopus Familia: Agaricaceae

Fungos superioresCorpos de frutificação chamados

macroscópicos (cogumelo–de–chapéu)São heterotálicos – tetrapolar – 2 genes estão

envolvidos, cada um com 2 alelosA1B1 produzem filamentos com esporos

assexuais – chamados oidiosA2B2 – micelios e oidios

Dois tipos juntos◦ anastomoses de hifas – migração de núcleos entre

os micélios – hifa dicariótica (grampos de conexão)