Neurospora – en slægt af ascomyceter og central modelorganisme i genetik

Neurospora er en slægt af Ascomycete-svampe. Den mest kendte art i denne slægt er Neurospora crassa, en almindelig modelorganisme inden for genetik og molekylærbiologi. Slægten omfatter flere arter med forskellige økologiske nicher, men N. crassa er den bedst karakteriserede på grund af dens laboratorievenlige egenskaber.

Biologi og livscyklus

N. crassa har en overvejende haploid livscyklus, hvilket gør genetiske analyser simple: recessive mutationer kommer tydeligt til udtryk i afkommet. Den formerer sig både asexuelt ved at danne konidier (sporedannende strukturer) og seksuelt ved at danne asci med ascosporer. Hver ascus indeholder typisk otte ascosporer i en ordnet sekvens, hvilket gør det muligt at følge meiosens produkter og dermed kortlægge genetisk rekombination med høj nøjagtighed.

N. crassa er heterothallic i det seksuelle stadie (selvsteril) med to mating-typer (ofte omtalt som A og a), og den kan let dyrkes på simple medier i laboratoriet. Dens haploide stadium og hurtige vækst gør den velegnet til både klassisk og molekylærgenetik.

Historisk betydning i genetik

Den første offentliggjorte beskrivelse af denne svamp stammer fra et angreb på franske bagerier i 1843. I midten af 1900-tallet blev Neurospora et centralt eksperimentelt system i genetik: Edward Tatum og George Wells Beadle udsatte N. crassa for røntgenstråler for at fremkalde mutationer og viste, hvordan specifikke fejl i metaboliske veje kunne knyttes til fejl i bestemte enzymer. Dette førte til hypotesen "et gen, et enzym", som revolutionerede forståelsen af gener og deres relation til proteiner. For dette arbejde fik Beadle og Tatum Nobelprisen i fysiologi eller medicin i 1958. Norman Horowitz og andre udbyggede hypotesen ved at afdække komplette enzymveje ved hjælp af Neurospora-mutanter.

Genom, genetiske mekanismer og molekylær værktøjskasse

I Nature den 24. april 2003 blev det rapporteret, at N. crassa's genom var fuldstændig sekventeret. Genomet er ca. 43 megabaser langt og indeholder omkring 10.000 identificerede gener. Sekventeringen åbnede for genom-wide analyser og systematiske funktionelle studier.

Neurospora har bidraget til opdagelsen og karakteriseringen af flere centrale genregulerende fænomener, bl.a.:

• Cirkadiske rytmer: Identifikation af centrale klokke-gener som frequency (frq) og regulatoriske komponenter som White Collar-proteinerne (WC-1 og WC-2), som har gjort Neurospora til et nøglesystem for studier af døgnrytmer.
• Epigenetiske og genstabilitetsmekanismer: Repeat-Induced Point mutation (RIP), et system der ændrer dubletter af DNA under kønnet stadium og hjælper med at begrænse transposable elementer; samt mekanismer som quelling (posttranskriptionel gen-silencing) og MSUD (meiotic silencing by unpaired DNA).
• Celle- og udviklingsbiologi: Studier af cellepolaritet, cellefusion, hyfevækst og differentiering.

Laboratorieværktøjer i Neurospora omfatter transformation, homolog rekombination til filudskiftning, genetiske markører, RNA-interferens og omfattende funktionelle screenings. Der findes projekter, som systematisk fremstiller knockout-mutanter for at bestemme genfunktioner, og mange af disse ressourcer distribueres til forskere verden over.

Økologi og udbredelse

I sit naturlige miljø forekommer N. crassa hyppigst i tropiske og subtropiske områder, men den findes også i tempererede klimaer. Arten er ofte pyrofíl (tiltrækkes af nyligt forbrændt plantemateriale) og coloniserer let brændte områder, hvor den nedbryder dødt plantemateriale. Dens evne til hurtigt at danne sporer gør den effektiv til udnyttelse af midlertidige næringsmæssige nicher efter brande.

Bidrag til moderne forskning og ressourcer

Neurospora anvendes aktivt i forskning over hele verden og er et vigtigt redskab til at klarlægge molekylære begivenheder inden for circadian regulation, epigenetik, genstilstand, cellebiologi og biokemi. Kombinationen af klassisk genetik, moderne molekylærbiologi og fælles delte ressourcer gør Neurospora særligt nyttig som modelorganisme.

Stammer, genetiske værktøjer og andre materialer til arbejde med Neurospora kan fås fra Fungal Genetics Stock Center (FGSC), som fungerer som et centralt depot for mutationer, vildtyper og manipulerede stammer til forskningsbrug.

Spørgsmål og svar

Spørgsmål: Hvad er Neurospora?

Spørgsmål: Hvornår blev den første offentliggjorte beskrivelse af denne svamp offentliggjort?

Spørgsmål: Hvorfor bruges N. crassa som modelorganisme?

Spørgsmål: Hvad vandt Edward Tatum og George Wells Beadle for deres forsøg med N. crassa?

Spørgsmål: Hvor lang er dens genom?

Spørgsmål: Hvilket projekt er forskerne i gang med i forbindelse med N. crassa?

Spørgsmål: I hvilket miljø kan Neurospora vokse naturligt?

Søg efter bogstav