Стрессоустойчивость

Что такое стрессоустойчивость

Современная жизнь является крайне стрессогенной. Возможно, от того, что ритм стал более динамичным, возможно, люди стали амбициознее и стремятся успеть и достичь максимума. К этому давайте прибавим экологию, питание на бегу, излучения от различного рода техники и многое другое. К сожалению, генетический код человечества меняется не так быстро, как окружающая среда, и наиболее уязвима в такой обстановке – человеческая психика.

Порой напряжение достигает такого уровня, что человек перестает с ним справляться.

Грустная статистика. За последние годы, из окон МГУ выбросилось более 12 человек. В Бауманском университете за последние 20 лет – около 30 молодых людей. Происходит это, как правило, в период сессий.

Проводимые исследования показали, что 64% людей подвергаются стрессу на работе, 56% стресс приводит к плохому сну, 26% заболевают на почве стресса.

Около 17% различных аллергических реакций возникает на фоне стресса или им усугубляется.

Зная о таких печальных последствиях стресса, мы просто вынуждены заниматься защитой своей психики от перенапряжений. Оборону нашей психики принято называть стрессоустойчивостью.

Стрессоустойчивость – человека — умение преодолевать трудности, подавлять свои эмоции, понимать человеческие настроения, проявляя выдержку и такт.
Стрессоустойчивость определяется совокупностью личностных качеств, позволяющих человеку переносить значительные интеллектуальные, волевые и эмоциональные нагрузки, обусловленные особенностями профессиональной деятельности, без особых вредных последствий для деятельности, окружающих и своего здоровья.

• Стрессоустойчивость – это способность сориентироваться в «аварийной» ситуации.
• Стрессоустойчивость — это умение отражать чрезмерные нападки на вашу психику.
• Стрессоустойчивость — это четкое разделение того, что для Вас важно, а от чего можно просто отгородиться толстой стеной с надписью «not available».
• Стрессоустойчивость – это постоянные автотренинги и работа над оборонительными способностями вашей психики и организма в целом.
• Стрессоустойчивость – это забота о себе и своем психологическом комфорте.

характеристики, преимущества, методы повышения — Блог Викиум

Стресс является нормальным явлением, с которым сталкивается любой человек в современном мире. Несмотря на то, что стрессовое состояние не оказывает никакой пользы, тем не менее, оно помогает закалить личность к определенным условиям окружающего мира.

Однако стоит отметить, что часто подобные состояния несут непоправимый вред для здоровья человека. Все это происходит из-за отсутствия стрессоустойчивости.

Если вы стремитесь к развитию такого качества, как стрессоустойчивость, и стараетесь повысить свои умения в преодолении определенных проблем, тогда стоит овладеть некоторыми полезными знаниями, которые вам успешно в этом помогут.

Характеристика

Понятие стрессоустойчивости заключается в наличии качеств, которые помогают человеку не поддаваться стрессу и не проявлять при этом свои негативные черты. Стоит отметить, что стрессоустойчивость свойственна далеко не всем людям. Наличие такого качества свойственно в следующих случаях:

• обладает умением прогнозировать;
• имеет способность выполнять одновременно сразу несколько задач;
• у человека уже имелся опыт переживания стресса, благодаря чему он проще относится к происходящему;
• человек должен быть уверенным в себе;
• уровень стрессоустойчивости зависит от типа темперамента.

Кроме вышеперечисленных факторов на стрессоустойчивость также влияют жизненные принципы человека.

Типология стрессоустойчивости

Каждый человек по-своему реагирует на стресс, в связи с чем можно выделить 4 типа стрессоустойчивости:

• люди, не устойчивые к стрессу, не способны адекватно воспринимать даже незначительные неприятности. Реагируя на стресс, такой тип может начать вести себя неадекватно;
• стрессотренируемые личности медленно, но уверенно адаптируются к каким-либо изменениям;
• стрессотормозные люди спокойно воспринимают резкие перемены и быстро адаптируются;
• стрессоустойчивые люди отличаются повышенным спокойствием и устойчивой психикой.

Преимущества стрессоустойчивости

Подавление стресса благополучно сказывается на жизни человека и при этом имеет ряд преимуществ, среди которых можно выделить:

• здоровый организм;
• гармония с самим собой, так как внутреннее состояние отражается на жизни человека в целом;
• личностный рост;
• позитивный настрой по отношению ко всему;
• принятие правильных и хорошо обдуманных решений;
• раскрытие потенциала.

Используя методы, которые способствуют повышению стрессоустойчивости, можно отметить большое количество положительных моментов, которые последуют за спокойствием человека.

Методы повышения

Основной особенностью стрессоустойчивости является то, что ее можно развивать при помощи специальных тренировок, к которым относятся:

• медитация;
• правильная техника дыхания;
• наличие физических нагрузок;
• использование специальных препаратов, прием которых совершается по назначению врача.

Методика борьбы со стрессом является очень эффективной, если объединить все воедино. Исходя из всего вышеперечисленного, стоит отметить, что бороться со стрессовыми ситуациями и закалять стрессоустойчивость необходимо комплексно. Для этого человек должен высыпаться, правильно питаться, находить время на отдых и хобби, не концентрироваться на проблемах, а также обращаться за помощью к специалисту в случае возникновения проблемы. Стоит помнить, что стресс – не порок, но к нему нужно иметь устойчивый иммунитет. Развить стрессоустойчивость поможет также авторский курс от Викиум — «Детоксикация мозга».

«Слабакам тут не место»: как проверить стрессоустойчивость

«Нам нужны только стрессоустойчивые люди! Неженки и недотроги, тряпки и слабаки тут не смогут работать, им тут не место». Такие слова я неоднократно слышала от руководителей компаний разного профиля. Стрессоустойчивость – одна из самых востребованных характеристик сотрудников и кандидатов.

Как распознать стрессоустойчивого человека в ходе психологической оценки, входного интервью или просто неформальной беседы? Вот несколько явных признаков.

Стрессоустойчивый человек уверен в себе в любых ситуациях – знакомства, оценки, собеседования. Он держится свободно,  прямо, без суеты и напряжения.  Спокойно отвечает  на вопросы, не отводит взгляд, смотрит в глаза. Демонстрирует достоинство и силу. Он не юлит, не стремится угодить, подстроиться, понравиться. Он не хорохорится, не хвастается и не подчеркивает нарочито свои достоинства. Даже в неприятные и острые моменты разговора он не нападает, не защищается, не выказывает враждебности или обиды, а говорит конструктивно, по существу, без лишних эмоций.

Стрессоустойчивый человек убедительно рассказывает о тех сложных случаях, тех стрессах, с которыми он в жизни сталкивался.

Я не особо верю робкому, боязливому, нервному  кандидату, жизнь которого – сплошной и непроработанный стресс, если в ходе оценочного интервью он вдруг неожиданно заявляет «Моя сильная сторона – стрессоустойчивость». Он трепещет и сам себе не верит, не может привести ни одного внятного наглядного примера, подтверждающего этот сомнительный и самонадеянный тезис. Именно в такие моменты (а они неоднократно были в моей практике), мне хочется проверить его стрессоустойчивость «здесь и сейчас».

Для начала скажу несколько слов про стресс-интервью, свидетелем которых я была. В середине 90-х годов я работала в известной рекрутинговой компании.  Один мой коллега обожал стрессовые интервью. Он так и называл себя – «Мастер стресс».  «Бизнес – это война», – заявлял он и  спешил проверить кандидатов  именно на их бойцовские качества. Оценку же всех остальных качеств он доверял мне. Сейчас я понимаю, что он использовал стандартные приемы, но на людей – вкупе с его яркой, взрывной эмоциональностью и мужским брутальным  обаянием, интервью действовало ошеломительно.

Стрессоустойчивость

Внутренний мир – начало всех внешних мирских конфликтов.

Нестор Уваров

Когда невозможно уже работать напряженнее, начни работать умнее.

Автор неизвестен

Ученые объяснили стрессоустойчивость женщин :: Общество :: Газета РБК

Физиологи раскрыли механизм защитной реакции организма

Фото: Fotolia/PhotoXPress.ru

Исследователи из США объяснили, почему женщины справляются со стрессом лучше, чем мужчины. Для этого специалисты провели эксперимент на крысах, самки которых гораздо более устойчивы к нагрузкам, чем самцы. Оказалось, что противостоять негативным воздействиям им помогает женский гормон эстроген.

Специалисты из Университета штата Нью-Йорк в Буффало нашли научное объяснение стрессоустойчивости женщин. Предыдущие исследования показывали, что женщины и мужчины по-разному реагируют на стресс, но механизм, лежащий в основе этих различий, был до сих пор неизвестен.

В эксперименте участвовали подопытные крысы, которые жили группами в клетках. В течение недели их помещали на два часа в небольшой цилиндр, где отсутствовала возможность двигаться. Чтобы проверить воздействие стресса на животных, ученые измерили их когнитивные функции — память, способность распознавать объекты, усваивать новую информацию.

Результаты исследования показали, что способность самок распознавать объекты не пострадала, в то время как у самцов наблюдалось нарушение кратко­временной памяти. Это свидетельствует о сбое в работе глутаматных рецепторов в префронтальной коре — области мозга, которая контролирует рабочую память, внимание, принятие решений, эмоции и другие процессы.

Предыдущие исследования показывали, что повторяющийся стресс угнетает работу этих рецепторов в префронтальной коре молодых мужчин. Нынешняя работа выявила, что на защитную функцию женщин стресс никак не влияет.

Манипулируя количеством эстрогена в мозге подопытных животных, ученым удалось добиться противоположной реакции на стресс у крыс. В тот момент, когда действие эстрогена было заблокировано в организме самок, они демон­стрировали такую же реакцию на стресс, как и самцы. Эти данные подтверждают, что устойчивость к стрессу возникает благодаря женскому гормону.

«В дальнейшем мы планируем найти соединения, которые оказывают подобное защитное действие на организм, как и эстроген, и могут быть использованы для лечения связанных со стрессом проблем у мужчин без гормональных побочных эффектов», — рассказала РБК daily один из авторов исследования, профессор физиологии Чжэн Ян.

По словам ведущего научного сотрудника Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН Светланы Боринской, эстроген оказывает влияние на множество функций, и теперь надо ждать исследований о том, защищает ли он от стресса не только мозг, но и сердце, иммунную систему и другие органы.

«Недавно вместе с социологами из ВШЭ мы провели большой опрос, в котором оценивали уровень стресса мужчин и женщин разного возраста. У женщин, судя по ответам, уровень стресса выше. Такие же результаты были получены и другими исследователями. Известно, что высокий уровень стресса повышает риск развития различных заболеваний — сердечно-сосудистых, ауто­иммунных, онкологических и других, но продолжительность жизни у женщин выше», — отмечает г-жа Боринская.

В работе американских ученых, по ее словам, речь идет о защитном влиянии женского гормона эстрогена на функции мозга, на сохранение кратковременной памяти.

«При этом интересно отметить, что, судя по результатам специалистов, защитное действие оказывает эстроген, вырабатываемый непосредственно в тканях мозга, а не в яичниках. Цель таких исследований — поиск средств, повышающих устойчивость к стрессу и позволяющих избежать его пагубных послед­ствий», — считает Светлана Боринская.

Канадские ученые: стрессоустойчивость кур зависит от генов

Доказано, что стресс матери во время беременности (или во время вынашивания яйца в случае кур) может сильно повлиять на поведение и физиологию потомства. Если во время формирования яйцеклетки куры подвергаются стрессу, то поведение их цыплят может быть более беспокойным. Такие цыплята (и впоследствии взрослые птицы) чаще впадают в состояние тонической неподвижности – то есть общего страха и ступора. Иногда цыплята, напротив, становятся более агрессивными.

В новом исследовании канадские ученые подвергли кур, вынашивающих яйца, умеренному стрессу: часто переносили птиц, помещали их в комнату с очень ярким освещением, имитировали атаку хищников. Как поясняют авторы работы, все исследования были одобрены Канадским советом по защите животных. В эксперименте участвовали три группы кур: чистая линия породы белый леггорн и две гибридные линии этой породы (белые и коричневые несушки). Далее ученые наблюдали за потомством этих кур.

Оказалось, что коричневые птицы были больше подвержены стрессу, чем белые. Первые чаще впадали в тоническую неподвижность в случае любого стресса. Это дало основание полагать, что устойчивость к стрессу у кур определяется генетически. Кроме того, цыплята женского пола чаще проявляли признаки страха и беспокойства в поведении по сравнению с цыплятами мужского пола.

«Сегодня актуальна селекция яичных пород и линий кур с более спокойным поведением. Мясные куры более флегматичны и стрессоустойчивы, – рассказал «ВиЖ» президент Российского птицеводческого союза академик Владимир Фисинин. – С яичными курами возможна такая ситуация. Если работник птичника на 50 тысяч голов носил синий халат, а в один день вошел в птичник в белом халате, птица в клетках начинает биться, реакция быстро передается в стаде. Через три дня заметно снижение яйценоскости».

Как пояснил эксперт, из-за сильного стресса может снизиться прочность скорлупы, в стаде возможен каннибализм. Иногда птицы сильно реагируют даже на небольшой звук, взлетают, от чего в птичниках поднимается подстилка, снижается санитарная культура. «Также в мире довольно широко ведутся исследования о влиянии стресса на иммунитет птиц», – добавил Владимир Фисинин.

Узнать больше по теме можно из книги «Стрессы и стрессовая чувствительность кур в мясном птицеводстве. Диагностика и профилактика» (авторы: Фисинин В. И., Сурай П. и др.).

Астрологи назвали четыре наиболее стрессоустойчивых знака зодиака

Ученые выяснили, что около трети человечества живет в постоянном стрессе. Согласно опросам, 48% населения убеждены, что за последние пять лет уровень нервозности в обществе повысился. По мнению астрологов, есть несколько знаков зодиака, которые наиболее успешно противостоят стрессам. Об этом сообщает журнал «Профиль».

Среди самых стрессоустойчивых знаков зодиака названы Овны, способные находить нестандартные решения как для своих, так и для чужих проблем. Они легко справляются с трудностями. Проблема в том, что зачастую Овны берут на себя слишком много – и именно это приводит к стрессам. Специалисты советуют представителям этого знака уменьшить нагрузку и учиться говорить «нет» окружающим.

Также устойчивыми к стрессам считаются Стрельцы. Они, как правило, живут в свое удовольствие, а если на пути встают трудности, решают их с легкостью. По словам астрологов, несмотря на то, что по жизни Стрельцы выглядят победителями, они зачастую аккумулируют стресс, что может привести к серьезной депрессии. Чтобы избежать ее, Стрельцам важно делать перерывы в работе и почаще бывать на природе.

Козероги считаются очень терпеливыми. Они очень взвешенно и серьезно подходят к любым жизненным ситуациям. По словам астрологов, у Козерогов завышенные требования, которые не всегда можно претворить в жизнь, но даже это не сказывается на их настроении.

Водолеи отличаются искренностью и дружелюбием и стараются окружать себя такими же людьми. Они постоянно находятся в состоянии поиска стабильности и гармонии. С возрастом у них получается относиться к проблемам более мудро, воспринимая их как часть пути. Кроме того, у Водолеев замечательное чувство юмора, которое помогает справиться с трудностями. Отмечается, что при этом они нередко сталкиваются с упадком сил. Чтобы избежать выгорания, астрологи советуют представителям этого знака проявлять больше терпимости к окружающим.

Геномное проектирование устойчивых к биотическому стрессу зерновых культур

База данных SNP по устойчивости к стрессу риса | Рис

Содержимое базы данных

Данные полногеномного секвенирования 402 риса ( Oryza sativa L.) сорта с различной абиотической и биотической стрессоустойчивостью были загружены из проекта повторного секвенирования генома риса 3000 и других проектов в базе данных NCBI SRA. В соответствии с протоколом, представленным на рис. 1, сорта риса, устойчивые к абиотическому и биотическому стрессу, и их SNP были обнаружены и сохранены в базе данных RSRS.

Фенотипические данные

Информация о каждой разновидности, включая страну происхождения, идентификатор, название разновидности и группу разновидностей, была собрана с информационного сайта IRIC (http: // iric.irri.org/resources/3000-genomes-project) и другие связанные исследования. Идентификатор образца и идентификатор, используемый для сорта, показаны в Дополнительном файле 1: Таблица S1. Кроме того, мы также собрали стресс-реакцию всех протестированных сортов из предыдущих исследований и баз данных фенотипов. Список сортов в каждой стресс-группе и подробная информация по каждому сорту, включая соответствующие ссылки, также показаны в Дополнительном файле 1: Таблица S1.

Данные SNP

После обнаружения генетических вариантов в геноме каждого протестированного сорта риса и фильтрации стрессоустойчивых SNP из стрессоустойчивых сортов риса — более 9.5 миллионов стрессоустойчивых SNP в рисе были идентифицированы и сохранены в базе данных RSRS. Таблица 1 суммирует количество и эффект стрессоустойчивых SNP, расположенных в различных геномных областях, включая генные, межгенные, интронные и вышестоящие / нижележащие области. Стрессоустойчивые SNP, расположенные в определенных положениях, таких как стартовые и стоп-кодоны, донорные и акцепторные сайты сплайсинга, также показаны на рис.3.

Число устойчивых к абиотическим и биотическим стрессам SNP в области сплайсинга и других SNP с большим эффектом. SNP с большим эффектом включают получение, потерю или сохранение начала / остановки, а также донор и акцептор сплайсинга. Приобретенный или потерянный стартовый и стоп-кодон SNP вызывает усиление или потерю стартового / стоп-кодона. SNP, расположенный в стоп-кодоне, может сохранять функцию стоп-кодона (стоп-кодон сохраняется). SNP, генерирующий акцептор сплайсинга, донор или область, называются акцепторами сплайсинга, донором сплайсинга области сплайсинга

SNP, устойчивые к биотическому стрессу

В категории SNP, устойчивых к биотическому стрессу, есть три подгруппы SNP, устойчивые к 3 видам биотических стрессов, включая грибковые, бактериальные и вредные инфекции.

SNP, устойчивые к взрывам грибка

Окончательный набор из 6 785 349 SNP был получен из 152 устойчивых к взрывам сортов риса с использованием Nipponbare в качестве эталонного генома. Мы обнаружили 3 324 526 SNP из 26 высокочувствительных сортов риса, используя один и тот же конвейер. После скрининга SNP, специфичных для устойчивых к взрыву разновидностей, 3 638 230 потенциально устойчивых к взрыву SNP были обнаружены и сохранены в этой подгруппе.

В этих устойчивых к взрывам сортах риса мы идентифицировали 24 352 гена, несущие устойчивые к взрыву nsSNP, которые рассматривались как потенциально устойчивые к взрыву гены риса.Основываясь на функциональной аннотации этих генов, 609 из потенциально устойчивых к бласту генов были связаны со стрессовыми стимулами и реакционной способностью. Интересно, что 139 из них, как сообщалось, функционировали как гены устойчивости к бласту в различных ссылках, которые были показаны в Дополнительном файле 2: Таблица S2. Среди 139 известных генов устойчивости к бластам 24 гена были факторами транскрипции, 34 гена были генами устойчивости к болезням, а другой 81 ген участвовал в различных семьях способности реагировать на стресс.В общей сложности на этих 139 генах было 8005 стрессоустойчивых SNP, из которых 11,5% были миссенс, 67,0% относились к области выше / ниже по течению, 8,6% были синонимичными вариантами и 12,0% включали остальные (рис. 5). Эти варианты были распределены по сортам риса с частотой аллелей от 0,01 до 1,0 (рис. 4).

Распределение вариантов по аннотации в различных генах устойчивости к абиотическому и биотическому стрессу у риса. Ось X представляет вариантную аннотацию SNP в этих генах, а ось Y представляет количество каждой аннотации в этих генах

Бактериальные стрессоустойчивые SNP

Сначала мы собрали 74 устойчивых к бактериям сорта риса, включая 41 бактериальный устойчивые к бактериальной фитофторозе разновидности с общим количеством 4 307 743 SNP, 18 сортов, устойчивых к бактериальной фитофторозе с общим количеством 3 991 441 SNP, 5 разновидностей, устойчивых к бактериальной полосовой бактериальной фитофторозе с общим количеством 1 971 323 SNP и 24 разновидности, устойчивые к бактериальным цикадкам, с общим количеством 4 242 547 SNP.Точно так же у нас было 8 разновидностей, восприимчивых к бактериальной фитофторозе с 1 856 574 SNP, 7 разновидностей, восприимчивых к бактериальной фитофторозе с 1 999 162 SNP, 6 разновидностей, чувствительных к бактериальному рису, с 1 344 685 SNP и 3 разновидностей, чувствительных к бактериальной фитофторозе, всего 523 829 разновидностей. SNP. Наконец, мы сгенерировали 2,608,978, 2,176,113, 2,980,714 и 1,965,432 SNP, устойчивые к бактериальному ожогу листьев, фитофторозу, цикадке риса и полосовому ожогу листьев в геноме риса, соответственно.

Мы идентифицировали 19 154, 17 711, 20 972 и 17 987 генов, несущих бактериальный ожог листьев, бактериальный ожог оболочки, цикадку риса и устойчивые к полосовому фитофторозу nsNPs, соответственно. Среди них 483, 433, 518 и 447 были связаны со стрессовыми стимулами и ответами на основе функциональной аннотации. Интересно, что в различных публикациях были подтверждены 64 гена бактериального ожога листьев, 11 гена бактериального ожога оболочки, 22 гена бактериальной цикадки риса и 7 потенциальных генов устойчивости к болезням рисовых полос, представленных в дополнительном файле 2: Таблица S2.Эти гены включали 15 факторов транскрипции, 19 генов устойчивости к болезням и другие, связанные с защитной реакцией. Бактериальные стрессоустойчивые SNP, распределенные по этим генам, состоят из 7,43% nsSNP, 6,78% синонимичных SNP и 79,5% выше / ниже по течению (рис. 5). Распределение частот аллелей SNP в этих генах колеблется от 0,022 до 1,0 (рис. 4). Кроме того, (Zhang et al., 2017) подтвердил 121 значительно обогащенный SNP, который способствовал устойчивости риса к бактериальному фитофторозу.Из них 91 был сопоставлен с SNP, устойчивыми к бактериальной фитофторозе, в базе данных RSRS. В другом исследовании было обнаружено, что 46 SNP связаны с устойчивостью к бактериальному фитофторозу у риса (Dilla-Ermita et al., 2017), 29 из которых также были обнаружены в базе данных RSRS.

Альтернативное распределение частот аллелей в различных генах устойчивости к абиотическому и биотическому стрессу у риса. Ось X представляет частоты аллелей нереференсных аллелей, а ось Y представляет количество каждой частоты аллелей SNP в этих генах. идентифицировано, в том числе 45 устойчивых к вредителям сортов бурой кулицы с 6 054 118 SNP, 4 устойчивых к вредителям галлиц сорта с 3 638 406 SNP, 8 мелких коричневых устойчивых к вредителям разновидностей кулики с 4 221 428 SNP, 35 устойчивых к вредителям белых сортов с 5 957 813 SNP и 10 устойчивые к вредителям сорта рисового листового роллера с 4 679 556 SNP.Точно так же мы обнаружили 3710640 SNP от 8 сортов риса, восприимчивых к бурой кулике, 4637279 SNP от 3 разновидностей, восприимчивых к галлицам, 2392253 SNP от 3 небольших чувствительных к бурой курицей разновидностей, 3362269 SNP от 6 разновидностей, восприимчивых к куликам с белой спинкой, 055 842 сортов, чувствительных к куликам, и 3055 842 сортов. 3 сорта, подверженные воздействию роликовых вредителей. Наконец, мы обнаружили в рисе 3 357 284 коричневой цикадки, 2 115 252 галлицы, 3 417 213 мелких коричневых, 3 948 989 белоснежных и 3 237 416 устойчивых к вредителям рисовых листьев SNP в рисе, соответственно.

У устойчивых к вредителям сортов мы идентифицировали в общей сложности 22 876, 19 782, 23 721, 24 098, 22 101 ген, несущих nsSNP у коричневого кузнечика, вредителя-галлицы, мелко-коричневого вредителя, кулики-вредителя с белой спинкой и вредителя рисовых листьев. -устойчивые сорта риса соответственно. Мы классифицировали эти гены на основе их функциональной аннотации и обнаружили, что гены 555, 489, 614, 603 и 540 связаны со стрессом и функциями, связанными с ответом на раздражитель. Сообщается, что среди них 29 генов вовлечены в устойчивость к болезням, вызываемым вредителями, что показано в Дополнительном файле 2: Таблица S2.Эти гены состояли из 3 факторов транскрипции, 14 генов устойчивости к патогенам и других функций, связанных с защитой. Общее количество SNP, обнаруженных в этих генах, включало 72,1% восходящих / нисходящих, 14% nsSNP и 7,08 синонимичных SNP (рис. 4). Аллельное разнообразие SNP колеблется в пределах от 0,022 до 1 (рис. 5).

Абиотические стрессоустойчивые SNP

В категории абиотического стресса мы обнаружили SNP в геноме сортов риса, обладающих устойчивостью к теплу, щелочам, соли, холоду, наводнению и цинковому стрессу.

Устойчивые к тепловому стрессу SNP

В этом исследовании использовались двадцать устойчивых к тепловому стрессу сортов риса, и в общей сложности было обнаружено 5 707 672 SNP из этого набора сортов риса. Точно так же мы обнаружили 1 233 652 ОНП из 8 высокочувствительных к теплу сортов риса. Наконец, в рисе было идентифицировано в общей сложности 4 500 192 устойчивых к тепловому стрессу конкретных SNP.

В геноме устойчивых к тепловому стрессу сортов риса мы идентифицировали в общей сложности 26 357 генов, несущих устойчивые к тепловому стрессу nsSNP.Судя по функциональной аннотации, 661 ген из них был ассоциирован со стрессовой реакцией и раздражителями. Интересно, что 75 генов, как сообщается, участвуют в устойчивости риса к тепловому стрессу. Среди этих 75 генов 6 генов были факторами транскрипции, а 23 — белками теплового шока, которые показаны в дополнительном файле 2: Таблица S2. Общее количество SNP в этих генах составило 3745, включая 82% восходящих / нисходящих, 3% nsSNP, 3,2% синонимичных и 12% других вариантов. Частота аллелей этих вариантов варьировала от 0.047 и 1 (рис.4 и 5).

Устойчивые к щелочному стрессу SNP

В данном исследовании использовались 27 сортов риса, устойчивые к щелочному стрессу. Общее количество SNP, вызванных из этой группы, составило 4 931 032. Из 10 восприимчивых сортов риса мы обнаружили 2 314 097 SNP. После фильтрации общих вариантов между устойчивыми и восприимчивыми сортами мы сгенерировали 2779427 устойчивых к щелочному стрессу SNP в рисе.

В этой подкатегории мы идентифицировали в общей сложности 22 876 генов, несущих устойчивые к щелочному стрессу nsSNP.Согласно функциональной аннотации, 513 генов были связаны со стрессовой реакцией и стимулами. Сообщается, что среди них пять генов связаны с устойчивостью к щелочному стрессу у риса, что показано в Дополнительном файле 2: Таблица S2. Общее количество SNP, связанных с этими генами, составило 182, а частота аллелей колеблется от 0,022 до 0,9 (рис. 4 и 5).

SNP, устойчивые к солевому стрессу

В данном исследовании использовался 61 солевой стресс устойчивый сорт риса.Количество SNP, идентифицированных из этого набора сортов риса, составило 6 080 805. Точно так же мы обнаружили 2 924 352 из 17 сортов риса, подверженных солевому стрессу. После фильтрации SNP в сортах риса, подверженных солевому стрессу, мы идентифицировали в общей сложности 3 323 770 устойчивых к солевому стрессу специфических SNP у устойчивых к солевому стрессу сортов.

У этих устойчивых к солевому стрессу разновидностей мы картировали в общей сложности 23 461 ген, несущий устойчивые к солевому стрессу nsSNP. Согласно функциональной аннотации, 589 генов были связаны со стрессовой реакцией и стимулами.Интересно, что 209 генов, как сообщается, связаны с солеустойчивостью риса, включая 30 факторов транскрипции, 26 генов семейства киназ и 14 семейств ионных переносчиков, которые также показаны в Дополнительном файле 2: Таблица S2. Всего в этих генах было 8472 SNP, в том числе 4,65% миссенс, 81,4% восходящих и нисходящих, 4,6% синонимичных вариантов и другие (рис. 5). Частота аллелей этих вариантов варьировала от 0,012 до 1 (рис. 4).

В исследовании, проведенном Lekklar et al.(2019), они обнаружили 448 значительно обогащенных SNP, способствующих устойчивости к солевому стрессу у риса, с помощью метода полногеномного исследования ассоциации (GWAS), из которых 389 также были обнаружены в результатах этого исследования, а 162 были сохранены как солевой стресс. -устойчивые SNP в базе данных RSRS. Кроме того, Jain et al. (2014) провели скрининг 910 SNP, присутствующих в кодирующей области 346 дифференциально экспрессируемых генов из 3 устойчивых к солевому стрессу сортов риса, из которых 862 соответствовали результатам этого исследования, а 301 были сохранены как устойчивые к солевому стрессу SNP в базе данных RSRS. .

SNP, устойчивые к холодному стрессу

В этом исследовании было собрано 27 сортов риса, устойчивых к холодному стрессу, в котором мы обнаружили в общей сложности 4 906 148 SNP. Из 10 холодоустойчивых сортов риса мы обнаружили в общей сложности 2 560 928 ОНП. Наконец, мы отфильтровали 2 584 211 устойчивых к холодному стрессу SNP в рисе.

Мы картировали 16 217 генов с устойчивыми к холодовому стрессу nsSNP в рисе. Судя по функциональной аннотации, 476 генов были связаны со стрессовой реакцией и стимулами.Интересно, что 107 генов связаны с толерантностью к холоду у риса, что показано в Дополнительном файле 2: Таблица S2. Всего в этих генах было 2998 SNP, из которых 88% были выше / ниже по течению, 7,2% были nsSNP и 4,84% были синонимичными вариантами (рис. 5). Частота их аллелей варьировала от 0,038 до 1,0 (рис. 4). Кроме того, данные из других публикаций также подтвердили наши результаты. Wang et al. (2016) обнаружили 181 значительно обогащенный SNP, связанный с холодовым стрессом, в рисе, из которых 169 соответствовали SNP в базе данных RSRS (Wang et al.2016).

Устойчивые к наводнениям SNP

В этом исследовании были собраны двадцать один устойчивый к наводнению сорт риса с общим количеством SNP 4 851 632 и 10 устойчивых к наводнению разновидностей риса с 2 238 878 SNP. Наконец, мы выявили 2 813 598 SNP, устойчивых к наводнению, у устойчивых к наводнению сортов риса.

У этих устойчивых к наводнению разновидностей мы идентифицировали в общей сложности 20 818 генов с устойчивыми к наводнению nsSNP. Согласно функциональной аннотации, 505 генов были связаны со стрессовой реакцией и стимулами.На данный момент сообщается, что 26 генов связаны с толерантностью к погружению, включая пять факторов транскрипции и пять белков, подобных рецептору этилена, которые также показаны в дополнительном файле 2: Таблица S2. В этих 26 генах мы обнаружили 1321 SNP, из которых 80,0% были восходящими / нисходящими SNP, 4,47% были nsSNP и 4,1% были синонимичными SNP.

Цинк стрессоустойчивые SNP

Всего 4 215 431 SNP было обнаружено в 11 сортах риса, устойчивых к цинковому стрессу, в то время как 1 345 257 SNP были обнаружены в пяти сортах риса, подверженных стрессу цинком.В общей сложности 2 987 375 устойчивых к цинковому стрессу SNP в рисе были идентифицированы из разновидностей устойчивых к цинковому стрессу сортов риса.

У этих устойчивых к цинку разновидностей мы идентифицировали 20 818 генов с устойчивыми к цинку nsSNP. На основании функционального анализа 530 генов были связаны со стрессовой реакцией и стимулами. На данный момент сообщается, что шесть генов участвуют в устойчивости к цинковому стрессу, которые в основном участвуют в поглощении и транслокации Zn, как показано в Дополнительном файле 2: Таблица S2.В этих шести генах было 538 SNP, включая 74% восходящих / нисходящих, 4% nsSNP и 6% синонимичных SNP (рис. 5). Частота аллелей этих SNP варьировала от 0,047 до 0,89 (рис. 4).

Web Interface

RSRS — это интегрированная база данных SNP, устойчивых к стрессу риса, позволяющая пользователям исследовать общую организацию данных, получать информацию, включая информацию, связанную с рисовым стрессом, SNP, устойчивые к стрессу, и связанные гены, запрашивая конкретную область генома, идентификатор гена или идентификатор SNP. , а также для визуализации интересующих данных в другом формате вывода.Функции базы данных RSRS показаны на рис. 1в.

База данных RSRS позволяет пользователям искать, сравнивать и просматривать фенотипические и генотипические данные стрессоустойчивых сортов риса, использованных в нашем исследовании. Каждому сорту риса в базе данных RSRS присвоен идентификатор сорта. Функция просмотра сортов представляет подробную информацию о фенотипе каждого сорта риса, включая географическую информацию, популяцию и рейтинг стрессоустойчивости. Функция просмотра SNP позволяет пользователям просматривать общую сводку SNP в каждой стрессоустойчивой группе, сводку SNP по хромосомам для каждого сорта и распределение различных типов SNP в каждой группе.

Функция поиска представляет собой удобный веб-интерфейс, позволяющий пользователям запрашивать информацию, относящуюся к SNP. Пользователи могут искать различные SNP по заданному идентификатору SNP, идентификатору гена, фенотипу, аннотации варианта, хромосоме или конкретному региону генома (рис. 6a).

Примеры функций поиска в базе данных RSRS. Интерфейс поиска ( a ) позволяет пользователям выполнять поиск по региону, идентификатору гена и идентификатору SNP. Кроме того, пользователи могут также установить параметры, такие как частота аллелей, типы вариантов.Результаты поиска ( b ) извлекают список SNP и отображают распределение аллелей в заданном диапазоне. Подробное представление SNP ( c ) отображает подробную информацию о каждом SNP и генотипе каждого образца риса. Визуализация Jbrowse ( d ) отображает детали SNP в Jbrowse и дает подробную информацию о связанном гене с SNP

Поиск по геномной области позволяет пользователям искать SNP на выбранной хромосоме в заданном диапазоне положения генома. Помимо этого, поиск SNP с использованием различных параметров поиска, таких как аннотация вариантов, частота минорных аллелей, может быть облегчен в базе данных.

Поиск по идентификатору SNP позволяет пользователям искать конкретный SNP по его идентификатору. Каждый SNP имеет уникальный идентификатор в формате SNPCHXXXXXXXX. Первая буква идентификатора указывает тип варианта, например «SNP», обозначающий SNP. «CH» обозначает номер хромосомы (01–12), а XXXXXXXX представляет координату хромосомы вариации.

Поиск по идентификатору гена позволяет пользователю искать SNP, связанные с данным геном. Аналогичным образом пользователь может также установить параметры для поиска вариантов выбранной аннотации или диапазона частот минорных аллелей (рис.6а).

Результаты функции поиска (рис. 6b) также могут быть расширены, и можно изучить детали каждого SNP. Детали каждого SNP включают положение хромосомы, распределение аллелей, информацию о связанных генах, аннотацию эффектов вариантов и генотип SNP в каждом сорте выбранного фенотипа. Эта функция помогает пользователю определить полиморфные SNP между двумя или более сортами риса (рис. 6c). Кроме того, мы включили оценки обогащения GWAS SNP с опубликованными данными в этой базе данных.SNP с их доступной оценкой обогащения будут отображаться на странице сведений о SNP.

Кроме того, система базы данных RSRS также объединяет инструмент обозревателя генома, JBrowse, для навигации по данным в формате графической визуализации (Buels et al. 2016). JBrowse позволяет пользователям напрямую визуализировать расположение SNP, отображать полный список аннотаций, подробные сведения о вариантах и ​​данные генотипа каждого образца. Интерактивный и динамический браузер генома может также отображать геномные особенности для каждого сорта риса, гена и соответствующие треки данных, а также выравнивание вариантов (рис.6г).

Самостоятельно собранные и декорированные эластомерами поверхности для рук из высокопрочных суперотталкивающих материалов

Супергидрофобные (SH) частицы и покрытия с высокой механической прочностью привлекают всеобщее внимание благодаря их универсальным характеристикам в таких областях, как самоочистка, защита от влаги и т. Д. В этой работе супергидрофобные частицы с превосходной репеллентностью по отношению к высоковязким жидкостям и жидкостям с низким поверхностным натяжением синтезируются посредством двухэтапным методом.Прививка мягких и эластомерных полидиметилсилоксановых сегментов на поверхности из диоксида кремния придает частицам SH способность к поглощению / распределению механических ударов. Таким образом, эти частицы могут выдерживать сильное механическое воздействие (∼8000 кг · см ⁻² ) и поддерживать угол контакта с водой (WCA) около 150 °. Когда PVDF- co -HFP с включенными частицами SH наносится на субстраты, покрытие проявляет водоотталкивающие свойства с углом скольжения <6 ° и WCA> 160 °.Это покрытие выдерживает давление гидроудара 1,33 МПа и энергию удара песка 3,6 × 10 ^-7 Дж на зерно, и после этих испытаний покрытие восстанавливает свойства SH в условиях окружающей среды. Кроме того, поверхности, поврежденные в результате проталкивания / столкновения, подвергаются самовосстановлению, чтобы сохранить свою супер-репеллентную природу. Морфология волокнистой и пористой структуры очевидна на изображениях, полученных с помощью автоэмиссионного сканирующего электронного микроскопа, что связано с термической обработкой и последующим процессом испарения растворителя.Кроме того, покрытие демонстрирует суперотталкивающие свойства к различным жидкостям и демонстрирует хорошую адгезию к различным субстратам, таким как алюминий, полиимид, хлоропреновый каучук и нержавеющая сталь.

У вас есть доступ к этой статье

стрессоустойчивое определение | Словарь английских определений

напряжение

1 особый акцент или значение, придаваемое чему-либо

2 умственное, эмоциональное или физическое напряжение или напряжение

3 акцент делается на слог, произнося его громче, чем окружающие его

4 такой акцент как часть регулярного ритмического ритма в музыке или поэзии

5 слог с таким ударением

сила или система сил, вызывающая деформацию или деформацию

b сила, действующая на единицу площади
vb tr

7, чтобы выделить или выделить

8 произносить (слово или слог) громче, чем окружающие его

посттравматическое стрессовое расстройство
n психологическое состояние, характеризующееся тревогой, замкнутостью и склонностью к физическим заболеваниям, которое может последовать за травматическим опытом

первичное ударение
n (лингвистика) другой термин для → основной акцент

предел текучести
n (инженерный) эквивалент предела текучести в материалах, не имеющих четко определенного предела текучести

вторичное напряжение
n другой термин для → вторичный акцент

ударение в предложении
n ударение, придаваемое слову или словам в предложении, часто передающее нюансы значения или акцента

-стресс
суффикс, образующий существительные , обозначающий женщину, которая выполняет или занимается определенной деятельностью
певица, швея Сравнить → -стер → 1
(от -st (e) r + -ess)

ударение в слове
n ударение на слогах отдельных слов в предложении или отдельно

предел текучести
n уровень напряжения, при котором металл или другой материал перестает вести себя упруго.Напряжение, деленное на деформацию, больше не является постоянным. Точка, в которой это происходит, называется пределом текучести.
Сравнить → предел прочности

Почему стресс опасен и как избежать его последствий

Исследования, проведенные со времен Селье, показали, что острая реакция на стресс строится на множестве процессов. Сегодня мы знаем, что прыгуны с тарзанки становятся инсулинорезистентными сразу после прыжков с тарзанки, а стресс от чтения лекций 200 студентам вызывает у профессоров колледжей маркеры воспаления.Эти процессы дают преимущество в выживании под угрозой. Например, временная инсулинорезистентность гарантирует, что сахар попадает в мозг под принуждением, а воспаление является защитным щитом от нежелательных посетителей, проникающих через боевые раны.

Эффекты здоровой, острой стрессовой реакции в основном временные, прекращаются, когда стрессовые переживания заканчиваются, и любые продолжительные эффекты иногда могут сделать нас лучше, чем мы были раньше. Исследования на крысах, например, показали, что стресс от сдерживания в течение нескольких часов может увеличить количество «новорожденных» мозговых клеток в той части мозга крысы, что может соответствовать более высокой производительности в определенных видах тестов памяти.

Слишком частый, слишком интенсивный или постоянно присутствующий стресс подвергает нас длительному напряжению. Многие участники стрессовой реакции обладают так называемыми «нелинейными дозозависимыми действиями», что означает, что их эффекты меняют курс при длительной активности. В результате хронический стресс вызывает постепенный, стойкий сдвиг психологических и физиологических параметров, который склоняет чашу весов к расстройству по различным направлениям.

Симпатические и парасимпатические ветви вегетативной нервной системы — нервная сеть, контролирующая непроизвольные процессы, такие как артериальное давление, дыхание и пищеварение, — играют ключевую роль в организации реакции на острый стресс.Во время страха или гнева симпатическая активность (отвечающая за реакцию «бей или беги») временно повышается, а парасимпатическая активность (подчеркивая реакцию «отдыхай и переваривай») падает. Однако, если этот образ активности сохраняется в отсутствие стресса, он может склонить нас к гипертонии и другим заболеваниям. Точно так же, в то время как временная эмоциональная реактивность при остром стрессе помогает нам прогнозировать опасность, устойчивое изменение динамики регуляции эмоций может склонить нас к расстройствам настроения.

Структурные изменения

Предполагается, что хронический стресс играет роль в растущем глобальном бремени гипертонии и диабета 2 типа и толкает крыс в глубокую депрессию. Подтверждающие наблюдения исследований на животных и ранних исследований на людях показывают, что хронический стресс может даже изменить структуру мозга.

В первом исследовании такого рода Иванка Савич и ее коллеги из Каролинского института Швеции и Стокгольмского университета недавно сравнили мозг людей, страдающих от хронического стресса на работе, с мозгом здоровых, менее подверженных стрессу коллег, используя методы структурной магнитно-резонансной томографии.Они обнаружили разницу в областях, активных в распределении внимания, принятии решений, памяти и обработке эмоций. У испытуемых, подвергшихся стрессу, префронтальная кора выглядела тоньше, миндалина казалась толще, а хвостатое ядро ​​было меньше. Истончение префронтальной коры коррелирует с ухудшением эмоциональной регуляции.

Выращивание сельскохозяйственных культур для сопротивления: путь к продовольственной безопасности

Способность человечества прокормить себя — это проблема, которую становится все труднее преодолеть.В то время как население мира увеличивается, природных ресурсов для производства продуктов питания нет. Сегодня сельское хозяйство занимает 38% мировых земель и использует 70% мировых запасов пресной воды. Однако засухи, экстремальные температуры и плохие почвенные условия, усугубленные изменением климата, затрудняют производство продуктов питания. Таким образом, все большее значение приобретают устойчивые к стрессу культуры, которые могут адаптироваться к изменению климата при сохранении производства продуктов питания.

В недавней статье, возглавляемой Хэн Чжаном из Шанхайского центра биологии стресса растений, исследуются естественно устойчивые к стрессу культуры, которые могут служить моделью для руководства и информирования будущих исследований.Они предполагают, что улучшение и ускорение генетической модификации стрессоустойчивых культур и их включение в наши сельскохозяйственные системы может улучшить продовольственную безопасность.

Стрессоустойчивые растения естественным образом эволюционировали, чтобы расти в экстремальных условиях: жарких, сухих и соленых местах. Например, у кактусов есть шипы, которые защищают их от хищников, и неглубокие широко распространенные корни, которые поглощают как можно больше воды. У мангров также есть специальные корни, которые исключают и выделяют излишки солей.Другие растения в ответ на недостаток воды переходят в стадию покоя, что позволяет им оставаться в живых, ожидая улучшения условий. К счастью для нас, естественный отбор создал тысячи естественно устойчивых к стрессу растений (NSRP).

Как указывается в исследовании, некоторые из этих NSRP уже культивируются по всему миру. Например, просо, зерновые культуры, обычно выращиваемые в Африке и Азии, устойчивы к засухе. Квиноа, культура, которая стала популярной в последние годы, может переносить высокие уровни засоления и адаптировалась к различным экосистемам.Гречка и амарант могут выжить даже в условиях бедности питательными веществами. Авторы указывают на важность расширения исследований этих стрессоустойчивых видов.

Исторически сложилось так, что селекция растений фермерами и генетическая модификация в лабораториях были сосредоточены только на повышении урожайности сельскохозяйственных культур и противодействии вредителям и гербицидам. Хотя эти усилия были успешными в сокращении потребности в дополнительных землях, не уделялось внимания повышению устойчивости растений к стрессовым факторам окружающей среды.Чжан и его коллеги признают важность повышения устойчивости наших основных культур. Однако сделать это сложно; растения обязаны своей устойчивостью более чем одному фактору, а не только одному гену.

Авторы предполагают, что вместо того, чтобы создавать стрессоустойчивость наших основных культур, мы должны сосредоточиться на расширении выращивания и повышении урожайности тех культур, которые естественным образом устойчивы к факторам окружающей среды. В этом подходе существует множество проблем и препятствий. Отсутствуют исследования и знания о NSRP, особенно о диких разновидностях.Кроме того, по мере того, как диеты меняются и становятся более западными, эти препятствия возрастают. Сегодня на три культуры — кукурузу, пшеницу и рис — приходится половина мирового потребления калорий, и только 30 видов растений покрывают почти все пищевые потребности мира. Расширение нашего рациона за счет устойчивых к стрессу культур, таких как кактусы (которые обычно едят в Мексике), могло бы способствовать увеличению спроса.

Хэн Чжан и его коллеги считают, что акцент на генетической модификации для повышения урожайности NSRP может быть частью решения.Сочетая знания об одомашнивании растений и новые технологии, сельское хозяйство может поддерживать устойчивость растений при одновременном повышении их урожайности. Расширение производства сельскохозяйственных культур, естественно устойчивых к изменению климата, будет играть решающую роль в поддержании продовольственной безопасности в меняющемся мире.

Генетический скрининг определяет адаптивную анеуплоидию как ключевой медиатор устойчивости к стрессу ER у дрожжей.

Значимость

У эукариот около одной трети всех белков свернуто в эндоплазматическом ретикулуме (ER).Когда потребность в сворачивании белка превышает емкость ER, активируется ответ развернутого белка (UPR), чтобы противодействовать стрессу ER. Однако механизмы адаптации к стрессу ER не ограничиваются UPR. Здесь мы сообщаем, что усиление хромосомы II у дрожжей позволяет клеткам адаптироваться к неправильной укладке белков. Мы сузили эффект дупликации хромосомы II до трех генов, которые способствуют устойчивости к стрессу ER независимо от UPR. Сверхэкспрессии этих генов было достаточно для защиты клеток от стресса ER и привело к устранению анеуплоидии.Таким образом, анеуплоидия может служить важной адаптацией генома, защищающей клетки от стресса ER.

Abstract

Геном дрожжей становится нестабильным во время стресса, что часто приводит к адаптивной анеуплоидии, что позволяет быстро активировать защитные механизмы, восстанавливающие клеточный гомеостаз. В этом исследовании мы выполнили генетический скрининг Saccharomyces cerevisiae , чтобы определить адаптации генома, которые придают устойчивость к стрессу эндоплазматического ретикулума (ЭПР), вызванному туникамицином.Полногеномное секвенирование мутантов, устойчивых к туникамицину, показало, что устойчивость к стрессу ER значительно коррелирует с приростом хромосом II и XIII. Мы обнаружили, что дупликации хромосом позволяют адаптироваться дрожжевым клеткам к стрессу ER независимо от развернутого белкового ответа, и что увеличения одной только дополнительной копии хромосомы II достаточно для индукции защиты от туникамицина. Более того, защитный эффект дисомных хромосом может быть повторен сверхэкспрессией нескольких генов, расположенных на хромосоме II.Среди этих генов сверхэкспрессия UDP- N -ацетилглюкозамин-1-трансферазы ( ALG7 ), субъединицы 20S протеасомы ( PRE7 ) и YBR085C-A индуцировала устойчивость к туникамицину в клетках дикого типа. , тогда как делеция всех трех генов полностью изменила фенотип устойчивости к туникамицину. Вместе наши данные демонстрируют, что анеуплоидия играет критическую роль в адаптации к стрессу ER за счет увеличения количества копий генов, защищающих от стресса ER. В то время как анеуплоидия сама по себе приводит к протеотоксическому стрессу, специфические для генов эффекты анеуплоидии хромосомы II противодействуют отрицательному эффекту, приводящему к улучшенному сворачиванию белка.

В эукариотических клетках мембраны и секретируемые белки сворачиваются в просвете эндоплазматического ретикулума (ER) перед тем, как экспортироваться в органеллы-мишени (1). Если потребность в сворачивании белка превышает способность сворачивания ER, клетки накапливают неправильно свернутые белки и испытывают стресс ER. Накопление неправильно свернутых белков в ER приводит к активации нескольких путей передачи внутриклеточного сигнала, которые вместе называют unfolded protein response (UPR), для восстановления гомеостаза ER.При активации UPR различные механизмы снижают стресс ER за счет увеличения экспрессии резидентных шаперонов ER и ферментов, участвующих в фолдинге белка, ER-ассоциированной деградации (ERAD) неправильно свернутых белков и снижения синтеза белка для ограничения количества возникающих пептиды, поступающие в просвет ЭПР (2).

У дрожжей UPR инициируется активацией трансмембранного сенсора ER Ire1. Ire1 ощущает накопление неправильно свернутых или развернутых белков в ER, а затем аутофосфорилирует и олигомеризуется, чтобы активировать его C-концевой РНКазный домен (3⇓⇓-6).Впоследствии домен РНКазы Ire1 вырезает интрон, ингибирующий трансляцию, в мРНК HAC1 , обеспечивая трансляцию фактора транскрипции Hac1 (7⇓ – 9). Затем Hac1 индуцирует экспрессию гена-мишени UPR, включая резидентные шапероны ER и ферменты, участвующие в сворачивании белка. Однако механизмы адаптации к стрессу ER не ограничиваются UPR. Кроме того, несколько Hac1-независимых механизмов, которые активируются в ответ на накопление неправильно свернутых белков и необходимы для приспособленности клеток во время стресса ER, были идентифицированы у дрожжей (10-12).

Грубые перестройки генома, такие как анеуплоидия (изменение числа хромосом), часто связаны с медленным ростом клеток, дисбалансом в составе белков и протеотоксичностью, но также могут служить механизмом для регулирования дозировки генов (13, 14). Недавние исследования показали, что адаптивная анеуплоидия может быть полезной под давлением отбора и часто используется клетками в качестве механизма активации защитных генов путем изменения числа копий хромосомы (15). Например, в ответ на дефицит тиолпероксидазы клетки увеличивают экспрессию генов, противодействующих окислительному стрессу, за счет дупликации хромосомы (Chr) XI (16).Кроме того, было показано, что анеуплоидия способствует адаптации к дефициту теломеразы, вызванному ростом при повышенных температурах (17, 18).

Здесь мы сообщаем, что анеуплоидия также играет ключевую роль в выживании и адаптации дрожжей во время воздействия стресса ER. В этом исследовании мы провели генетический скрининг Saccharomyces cerevisiae для выявления мутантов, устойчивых к вызванному туникамицином (TM) стрессу ER. Полногеномное секвенирование устойчивых к ТМ мутантов показало, что они приобрели дополнительные копии нескольких хромосом.Мы обнаружили, что устойчивость к стрессу ER у этих мутантов специфически обусловлена ​​анеуплоидией Chr II и не зависит от фактора транскрипции Hac1. Наш анализ показывает, что защитный эффект дисомы Chr II против стресса ER требует комбинированной функции по крайней мере трех генов ( ALG7 , PRE7 и YBR085C-A ), расположенных на этой хромосоме. Среди них сверхэкспрессия ALG7 , который кодирует ключевой фермент в пути долихола N-связанного гликозилирования белка, позволила клеткам потерять дополнительную копию Chr II.Интересно, что мы обнаружили, что путь синтеза N-гликанов также активируется в UPR-дефицитных клетках, что позволяет клеткам компенсировать отсутствие UPR за счет увеличения продукции UDP- N -ацетилглюкозамина (UDP-GlcNAc), a предшественник N-связанного гликозилирования. Взятые вместе, наши данные демонстрируют, что адаптивная анеуплоидия является критическим медиатором стрессоустойчивости ER.

Результаты

Анеуплоидия обеспечивает быстрое развитие дрожжевых клеток, устойчивых к стрессу ЭР.

Чтобы охарактеризовать механизмы адаптации клеток к стрессу ER, мы провели генетический скрининг на S.cerevisiae . С этой целью гаплоидные клетки BY4741 дикого типа выращивали в присутствии летальной дозы туникамицина (TM), ингибитора N-связанного гликозилирования в ER (19). Мы идентифицировали несколько клонов, устойчивых к туникамицину (TM-R), которые спонтанно развили стрессоустойчивость, а затем выбрали пять из них для дальнейшего анализа (рис. 1 A и B ). Мы обнаружили, что устойчивость к ТМ у этих штаммов была связана со снижением скорости роста по сравнению с клетками дикого типа (рис.1 C и SI Приложение , Рис. S1 A ). Мы также наблюдали, что штаммы TM-R имели уменьшенную продолжительность репликативной жизни и не могли расти на глицерине, неферментируемом источнике углерода, что позволяет предположить, что клетки TM-R не обладают респираторной способностью ( SI Приложение , рис. S1 B и S2 А ). Предыдущие исследования показали, что снижение глобальной трансляции мРНК из-за истощения рибосомных белков может повысить устойчивость дрожжей к ТМ (20). Хотя штаммы TM-R демонстрируют медленный рост и сокращение продолжительности жизни, мы обнаружили, что не было значительных изменений в скорости трансляции белка у этих мутантов, как видно из анализа профиля полисома ( SI Приложение , рис.S2 B ).

Генетический скрининг определяет увеличение Chr II и XIII, которое связано с устойчивостью к стрессу ER. ( A ) Экспериментальный дизайн генетического скрининга, используемого для выделения мутантов, которые приобрели устойчивость к ТМ-индуцированному стрессу ER. ( B ) Репрезентативные изображения клеток дикого типа (BY4741) и устойчивых к TM (TM-R) мутантов, выращенных в присутствии указанных концентраций TM. Последовательные разведения (10 ×) логарифмически растущих клеток наносили на чашки с контрольным агаром или планшеты с TM и инкубировали в течение 48 ч при 30 ° C.( C ) Время удвоения для штаммов TM-R в присутствии указанных концентраций TM. Время удвоения рассчитывали с использованием программного обеспечения Yeast Outgrowth Data Analyzer. Планки погрешностей представляют SEM ( n = 3). * P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001, тест Велча t . ( D ) Дупликацию хромосом в штаммах TM-R определяли с помощью полногеномного секвенирования. Глубина чтения рассчитывалась в окнах размером 100 п.н. ( E ) Анализ сплайсинга мРНК HAC1 в мутантах TM-R.Уровни сплайсированной (spl) и несплайсированной (us) мРНК HAC1 определяли с помощью ОТ-ПЦР. Планки погрешностей представляют SEM ( n = 3). * P <0,05, тест Стьюдента t . ( F ) Анализ сплайсированной мРНК HAC1 после отмывки TM в мутантах TM-R2 и TM-R5. Логарифмически растущие клетки обрабатывали 1 мкг / мл TM в течение 30 мин; клетки промывали и инкубировали в свежей среде в течение указанного времени. Уровни сплайсированной (spl) и несплайсированной (us) мРНК HAC1 определяли с помощью ОТ-ПЦР.

Чтобы определить адаптации генома, которые могут объяснить устойчивость к стрессу ER, мы выполнили полногеномное секвенирование устойчивых к TM мутантов. Неожиданно мы обнаружили, что многие мутанты TM-R приобрели дополнительные копии нескольких хромосом (рис. 1 D ). Анеуплоидия или аномальное количество хромосом связано с множеством заболеваний человека, включая рак, синдром Дауна и старение. Хотя анеуплоидия в целом приводит к нестабильности генома и протеотоксическому стрессу, она также может быть адаптивной (16, 21).Предыдущие исследования показали, что анеуплоидия может вызывать выживание клеток и быструю адаптацию в ответ на стресс (22, 23). Интересно, что Chr II и Chr XIII были дублированы в четырех разных мутантах, тогда как штамм TM-R2 не обнаружил анеуплоидии.

Чтобы установить, активируют ли стрессоустойчивые мутанты ER передачу сигналов UPR, мы проанализировали сплайсинг мРНК HAC1 . Мы обнаружили, что фракция сплайсированной мРНК HAC1 была значительной ( P <0.05) увеличивалось в штамме нонанеуплоидного TM-R2 по сравнению с клетками дикого типа (34% мРНК HAC1 было сплайсировано для TM-R2) (рис. 1 E ). Однако в штаммах анеуплоидных TM-R доля сплайсированной мРНК HAC1 не была значительно увеличена. Мы также отслеживали кинетику восстановления UPR в штаммах TM-R, отслеживая уровни сплайсированной мРНК HAC1 с течением времени после удаления TM (рис.1 F и SI, приложение , рис.S3). Интересно, что активность UPR отклонялась более значительно в клетках дикого типа по сравнению с TM-R2 и TM-R5. Однако, в отличие от клеток дикого типа и TM-R5, штамм TM-R2 продолжал демонстрировать сплайсинговую форму HAC1 даже через несколько часов после вымывания TM. Вместе эти данные предполагают, что анеуплоидия позволяет адаптировать дрожжевые клетки к стрессу ER и способствует устойчивости к TM независимо от UPR.

Chr II Duplication обеспечивает устойчивость к индуцированному TM ER стрессу.

Затем мы проверили, будут ли потеряны лишние хромосомы в штаммах TM-R при снятии стресса TM-R.Мы создали два маркерных штамма TM-R5, в которых одна из двух копий Chr II или Chr XIII была помечена селективным маркером KanMX, придающим устойчивость к антибиотику G418. Мы обнаружили, что дополнительные копии как Chr II, так и Chr XIII были потеряны, когда клетки выращивали в отсутствие TM (рис. 2 A ), и их потеря обращала вспять фенотип устойчивости к TM в эволюционировавших популяциях TM-R5 (рис. 2 В ). Чтобы сузить, какая из дупликаций хромосом отвечает за устойчивость к стрессу ER у наших анеуплоидных мутантов, мы использовали набор дисом, гаплоидных штаммов дрожжей, несущих дополнительную копию одной хромосомы (14).Мы наблюдали, что гаплоидный штамм дрожжей, обладающий дополнительным Chr II, но не другими дисомными штаммами, устойчив к TM-индуцированному ER стрессу (Рис. 2 C и SI Приложение , Рис. S4). Стоит отметить, что эти дисомные штаммы произошли на другом генетическом фоне (W303) от нашего стандартного штамма дикого типа (BY4741). Вместе эти данные указывают на то, что дупликация Chr II необходима и достаточна для придания устойчивости к стрессу ER клеткам по крайней мере двух различных лабораторных штаммов дрожжей.

Дупликация Chr II необходима и достаточна для придания клеткам устойчивости к стрессу ER. ( A ) Дополнительные копии Chr II или Chr XIII были помечены кассетой KanMX. Лабораторный эволюционный эксперимент проводили путем серийных разведений в среде YPD. Потеря лишних Chr II или XIII была обнаружена с помощью ПЦР в указанные дни. ( B ) Потеря дополнительных копий Chr II и XIII в отсутствие TM вернула фенотип устойчивости к TM в эволюционировавших популяциях TM-R5.( C ) Дупликация Chr II достаточна для придания клеткам устойчивости к стрессу ER.

Защитный эффект дисомных хромосом может быть усилен сверхэкспрессией нескольких генов, расположенных на Chr II.

ER стрессоустойчивость можно объяснить увеличением числа копий защитных генов на дублированных хромосомах (24, 25) или дупликацией генов, кодирующих регуляторные факторы, которые влияют на экспрессию генов по всему геному (26). Чтобы определить, какие пути активируются у анеуплоидных мутантов, мы проанализировали трансляцию белка в мутантах TM-R3 и TM-R5 с помощью Ribo-Seq.В соответствии с нашими ожиданиями, трансляция большинства генов на дублированных хромосомах была удвоена из-за увеличения числа копий (рис. 3 A и набор данных S1). Анализ генной онтологии генов, активированных в мутантах TM-R, показал обогащение генов, кодирующих белки, участвующие в функции ER, биосинтезе трегалозы и ERAD (рис. 3 B ). Среди генов, которые были активированы у мутантов TM-R, мы также идентифицировали несколько генов, участвующих в биосинтезе хитина и отложении его клеточной стенки ( CHS2 , CHS3 , CHS7 , RCR1 ).Хитин является компонентом клеточной стенки, который может придавать дрожжевым клеткам устойчивость к стрессу за счет повышения стабильности клеточной стенки. Однако анеуплоидные мутанты TM-R не проявляли повышенной устойчивости к стрессу клеточной стенки, индуцированному калькофлуором белым и конго красным, тогда как штамм TM-R3 имел дефект целостности клеточной стенки, о чем свидетельствовала его неспособность расти на среде, содержащей клеточную стенку. -вредители ( СИ Приложение , рис. S5).

Сверхэкспрессия YBR085C-A , ALG7 и PRE7 в клетках дикого типа индуцирует устойчивость к TM.( A ) Уровни трансляции генов в клетках TM-R3 и TM-R5 по сравнению со штаммом дикого типа, идентифицированным Ribo-Seq. ( B ) Анализ обогащения онтологии генов. Общие гены, активируемые более чем в два раза у мутантов TM-R3 и TM-R5, были проанализированы с использованием DAVID. ( C ) Общие гены, которые были активированы более чем в 1,5 раза (0,6 в логарифмической шкале ₂ ) как у TM-R3, так и у TM-R5 мутантов. Гены, избыточная экспрессия которых вызывает устойчивость к ТМ, показаны красным. ( D ) Сверхэкспрессия (OE) YBR085C-A , ALG7 и PRE7 в клетках дикого типа индуцирует устойчивость к TM.Устойчивость штаммов к стрессу ER определяли с помощью точечных анализов на чашках с SD-агаром, содержащим 1 мкг / мл TM. ( E ) Сверхэкспрессия ALG7 вызывает потерю лишнего Chr II в клетках TM-R5, обработанных TM. Для лабораторного эволюционного эксперимента дополнительная копия Chr II в TM-R5 была помечена маркером устойчивости G418 путем замены YBR242W кассетой KanMX. Маркерные штаммы TM-R5 со сверхэкспрессией (OE) YBR085C-A , ALG7 или PRE7 культивировали в среде SD без лейцина в присутствии 1 мкг / мл TM.Лабораторные эксперименты по эволюции проводили путем серийных разведений свежей средой каждые 2 дня, и потеря дополнительной копии Chr II выявлялась с помощью ПЦР в указанные дни. ( F ) Одновременное удаление дополнительных копий YBR085C-A , ALG7 и PRE7 (3Δ) предотвращает устойчивость к TM в клетках TM-R5.

Чтобы идентифицировать специфические гены, которые вносят вклад в фенотип устойчивости к стрессу ER у мутантов TM-R, мы выбрали общие гены, которые были активированы в анеуплоидных мутантах TM-R3 и TM-R5 на уровне следа, и протестировали влияние сверхэкспрессия этих генов на устойчивость к ТМ в штамме BY4741 дикого типа (рис.3 С ). Мы обнаружили, что защитный эффект дисомных хромосом против стресса ER может быть повторен сверхэкспрессией нескольких генов, расположенных на Chr II. Среди этих генов сверхэкспрессия UDP- N -ацетилглюкозамин-1-P трансферазы ( ALG7 ), субъединицы 20S протеасомы ( PRE7 ), и YBR085C-A индуцировали устойчивость TM в клетках дикого типа. (Рис.3 D и SI Приложение , Рис. S6 A ). Мы также обнаружили, что сверхэкспрессия ALG7 вызывает потерю лишнего Chr II в клетках TM-R5, обработанных TM (рис.3 E ). Хотя удаление одной дополнительной копии этих генов в анеуплоидных штаммах не изменило фенотип устойчивости к ТМ, одновременное удаление дополнительной копии всех трех генов полностью предотвратило устойчивость к ТМ, что позволяет предположить, что это является результатом комбинированного действия нескольких генов (рис. 3 F и SI Приложение , Рис. S6 B ).

Хромосомные дупликации не получаются в ответ на дефицит UPR.

Предыдущие исследования дрожжей показали, что анеуплоидия часто приобретается как «грубое» средство от стресса, которое затем устраняется и заменяется генно-специфическими растворами (15).Чтобы проверить, возникает ли дупликация хромосом в ответ на стресс ЭР низкой дозой, мы подвергали дрожжевые клетки дикого типа воздействию сублетальных концентраций ТМ, а затем отбирали отдельные колонии и анализировали скорость их роста в средах без ТМ ( SI Приложение , стр. Рис. S7 A ). Подобно анеуплоидным мутантам TM-R, большая часть проанализированных клонов демонстрировала увеличенное время удвоения популяции, что является признаком анеуплоидии, когда клетки предварительно обрабатывали высокими дозами TM (0,5–2 мкг / мл).Но при низких концентрациях (0,1 и 0,2 мкг / мл) ТМ не оказывал ингибирующего действия на рост. Чтобы дополнительно проверить, приводит ли длительный стресс ER к анеуплоидии, мы выполнили полногеномное секвенирование мутантов, лишенных генов IRE1 и HAC1 , которые ранее были охарактеризованы стрессом ER и широко распространенной агрегацией белков (27). Наш анализ не выявил каких-либо грубых геномных перестроек у мутантов ire1 Δ и hac1 Δ (рис. 4 A ).Вместе эти данные и тот факт, что ire1 Δ и hac1 Δ имеют продолжительность жизни и скорость роста, аналогичную клеткам дикого типа ( SI Приложение , рис. S7, B и C ), предполагают, что эти мутанты могут разработали альтернативные механизмы для поддержания гомеостаза белков.

IRE1 и HAC1 активируют ферменты, участвующие в гликозилировании белка и синтезе якоря GPI. ( A ) Охват генома мутантов ire1 Δ и hac1 Δ.Глубина чтения рассчитывалась в окнах размером 100 п.н. ( B ) Сравнение изменений трансляции белков у мутантов ire1 Δ и hac1 Δ с использованием Ribo-seq. Log ₂ изменения следа у мутанта ire1 Δ по сравнению с клетками дикого типа нанесены на ось x , а log ₂ изменений следа у мутанта hac1 Δ отложены на оси y . ( C ) Делеция генов IRE1, и HAC1 активирует гликозилирование белка и синтез якоря GPI.( D ) График анализа главных компонентов, показывающий кластеризацию метаболитов, проанализированных в мутантах ire1 Δ и hac1 Δ. ( E ) Анализ уровней UDP-GlcNAc. ( F ) Сверхэкспрессия ALG7 и PRE7 , но не YBR085C-A , может спасти рост Δ-мутанта hac1 при стрессе ER.

Для выявления механизмов, которые компенсируют отсутствие UPR, мы проанализировали изменения экспрессии генов в мутантах ire1 Δ и hac1 Δ с помощью Ribo-Seq (рис.4 B и набор данных S2). Наш анализ показал, что отсутствие IRE1 и HAC1 в этих штаммах связано с повышенной экспрессией генов, участвующих в процессах секреторного пути ER, включая синтез гликофосфатидилинозитола (GPI) ( ERI1 , GPI15 , GPI18 ). и гликозилирование белка ( ALG14 , PGM2 , PMT6 ) (фиг. 4 C ). Мы предположили, что усиление синтеза N- и O-гликанов и продукции якоря GPI может позволить клеткам противодействовать стрессу ER за счет увеличения экспорта гликозилированных и заякоренных GPI белков.Мы также использовали целевой анализ метаболитов, чтобы охарактеризовать метаболические профили в клетках дикого типа и UPR-дефицитных мутантов и определить, какие метаболические пути активируются в клетках ire1 Δ и hac1 Δ. Кластерный анализ выявил значительную разницу в профилях метаболома между тремя генотипами (рис. 4 D ). Поразительно, что мы наблюдали примерно трех- и пятикратное увеличение внутриклеточных уровней UDP-GlcNAc в клетках, лишенных IRE1 и HAC1 , соответственно, которые были среди метаболитов с наибольшей активацией (рис.4 E и набор данных S3). UDP-GlcNAc используется в реакциях гликозилирования белка и синтеза якоря GPI, что дополнительно подтверждает возможность того, что клетки, лишенные IRE1 и HAC1 , могут восстанавливать гомеостаз белка посредством активации O- и N-связанного гликозилирования.

Наконец, мы проверили, может ли сверхэкспрессия генов, участвующих в устойчивости к стрессу ER из-за анеуплоидии Chr II, придавать устойчивость TM к UPR-дефицитным клеткам. Наш анализ показал, что сверхэкспрессия ALG7 и PRE7 , но не YBR085C-A , может спасти рост мутанта hac1 Δ при стрессе ER (рис.4 Ф ). Вместе эти данные предполагают, что ALG7 и PRE7 могут придавать устойчивость к стрессу ER независимо от UPR.

Обсуждение

В этом исследовании мы провели генетический скрининг на S. cerevisiae , чтобы понять механизмы, с помощью которых клетки могут противостоять стрессу ER. Неожиданно мы обнаружили, что устойчивость к стрессу ER была связана с увеличением количества хромосом. Число дублированных хромосом варьировалось от двух в TM-R5 (анеуплоид для Chr II и XIII) до пяти дополнительных хромосом в клонах TM-R3 (анеуплоид для Chr II, VI, VIII, XII и XIII).Мы сузили влияние дисомных хромосом до нескольких специфических генов, расположенных на Chr II. Мы показываем, что дупликация Chr II способствует экспрессии генов, которые поддерживают стрессоустойчивость ER за счет увеличения дозировки генов. Однако устойчивые к ТМ клетки были недолговечными и имели медленный рост по сравнению с клетками дикого типа. Эти наблюдения согласуются с предыдущими исследованиями, показывающими, что приобретение дополнительных хромосом приводит к протеотоксичности (14, 28, 29). Более того, было показано, что штаммы дисомных дрожжей, содержащие дополнительную копию одной хромосомы, обычно имеют уменьшенную репликативную продолжительность жизни (30).Вместе эти данные показывают, что защитные гены, расположенные на дублированных хромосомах, полезны при стрессе ER, но протеотоксический эффект анеуплоидии приводит к снижению приспособленности, о чем свидетельствует сокращение продолжительности жизни и медленный рост.

Предыдущие исследования показали, что экспрессия большинства генов, кодируемых на анеуплоидных хромосомах, коррелирует с относительным числом копий хромосом (29, 31, 32). Мы предположили, что устойчивость к стрессу ER у анеуплоидных мутантов может быть объяснена увеличением дозировки специфических генов, расположенных на дуплицированных хромосомах.Мы обнаружили, что защитный эффект дублированных хромосом может быть усилен сверхэкспрессией трех генов, расположенных на Chr II, которые участвуют в регуляции гомеостаза белков в ER, ALG7 , PRE7 и YBR085C-A . ALG7 кодирует UDP-GlcNAc: долихолфосфат N -ацетилглюкозамин-1-фосфаттрансферазу, которая опосредует первую стадию пути N-гликозилирования белка (33, 34). N-гликозилирование играет важную роль в фолдинге белка и гликан-зависимом контроле качества в ER.В свою очередь, PRE7 кодирует субъединицу 20S протеасомы, участвующую в протеасомной деградации протеина (35). Физиологическая роль YBR085C-A , который может представлять фактор передачи сигналов UPR, неизвестна. Интересно, что сверхэкспрессия ALG7 и PRE7 , но не YBR085C-A , может частично спасти рост Δ-мутанта hac1 в присутствии TM, предполагая, что YBR085C-A может действовать выше UPR.

Хотя Chr II и Chr XIII оба были анеуплоидами в четырех разных мутантах, мы обнаружили, что только Chr II дисом имел защитный эффект, но не Chr XIII.Поскольку дисомные штаммы, используемые для этих экспериментов, были получены на другом генетическом фоне из нашего стандартного штамма дикого типа (BY4741), мы не можем исключить возможность того, что Chr XIII играет защитную роль только на этом специфическом фоне. Альтернативным объяснением может быть то, что дупликация Chr XIII помогает при других стрессах, таких как сама анеуплоидия, и, как следствие, может не участвовать непосредственно в устойчивости к стрессу ER, но все же может быть необходима для выживания клеток.

Ингибирование синтеза белка является важным механизмом адаптации клеток в ответ на накопление неправильно свернутых белков в ЭПР (2).В то время как анеуплоидные мутанты характеризовались медленным ростом, повышенная устойчивость к стрессу ER в этих штаммах не была связана с дефектами трансляции белка. Эти данные согласуются с предыдущими исследованиями дисомных штаммов S. cerevisiae , показавшими, что анеуплоидия вызывает дефект роста клеток, задерживая фазу G ₁ клеточного цикла в результате более медленного накопления циклинов G ₁ , а чем из-за дефектов трансляции белков (25, 36). С другой стороны, устойчивые к ТМ мутанты могли получить дополнительные дозы гена для уменьшения импорта ТМ в клетку (37).Накопление хитина, структурного компонента клеточной стенки, было связано с повышенной устойчивостью к множественным стрессам (38, 39) и может быть в состоянии объяснить снижение проницаемости клеточной стенки для TM. Однако мы обнаружили, что анеуплоидные мутанты не проявляют повышенной устойчивости к стрессу клеточной стенки, предполагая, что устойчивость к стрессу ER у анеуплоидных мутантов маловероятна из-за снижения проницаемости клеток для TM.

Примечательно, что повышенная защита от стресса ER у мутанта TM-R2 не вызвана анеуплоидией, а вместо этого может быть объяснена усилением передачи сигналов UPR.Мы обнаружили, что активация UPR у этого мутанта вызвана подавленным ослаблением сплайсинга HAC1 , что напоминает ранее описанные мутанты киназного домена Ire1 (4, 40). Уровень сплайсинга мРНК HAC1 и продукция белка Hac1 строго контролируется дефосфорилированием Ire1, которое важно для ослабления UPR, что предполагает потенциальное участие посттрансляционных модификаций в активации UPR в штамме TM-R2.

Кроме того, наш анализ мутантов, лишенных генов IRE1 и HAC1 , демонстрирует, что анеуплоидия не возникает в ответ на длительный стресс ER, и что эти штаммы развили независимые от анеуплоидии механизмы, чтобы компенсировать отсутствие UPR.Чтобы идентифицировать специфические пути, которые клетки используют для компенсации дефицита UPR, мы проанализировали изменения трансляции в ire1 Δ и hac1 Δ с помощью Ribo-Seq. Мы обнаружили, что отсутствие генов IRE1 и HAC1 у этих мутантов связано с повышенной экспрессией ферментов, участвующих в процессах секреторных путей ER. В частности, мы обнаружили повышенную трансляцию генов, участвующих в синтезе якоря GPI ( ERI1 , GPI15 , GPI18 ), а также N- и O-связанное гликозилирование ( ALG14 , PGM2 , PMT6 ).В соответствии с активацией пути гликозилирования мутанты ire1 Δ и hac1 Δ имели повышенные уровни UDP-GlcNAc. UDP-GlcNAc является важным субстратом для N-связанного гликозилирования и синтеза якоря GPI, что может позволить клеткам противодействовать стрессу ER за счет увеличения экспорта N-гликозилированных и заякоренных GPI гликопротеинов. Действительно, в недавнем исследовании Denzel et al. (41) наблюдали, что активация пути синтеза UDP-GlcNAc или добавление GlcNAc может облегчить стресс ER и даже увеличить продолжительность жизни у червей.

Вместе наши данные демонстрируют, что анеуплоидия играет ключевую роль в адаптации к стрессу ER, который опосредуется синергическим эффектом по крайней мере трех генов, расположенных на Chr II. Хотя известно, что анеуплоидия вызывает протеотоксичность, положительный эффект дупликации Chr II является результатом баланса между ген-специфическими и глобальными последствиями анеуплоидии.

Материалы и методы

Дрожжевые штаммы и плазмиды.

Штаммы дрожжей, использованные в этом исследовании, и их генотипы перечислены в приложении SI , таблица S1.Клетки выращивали при 30 ° C в стандартной среде YPD (1,0% дрожжевого экстракта, 2,0% пептона и 2,0% глюкозы), если не указано иное. Штаммы, устойчивые к ТМ, получали путем посева родительских клеток BY4741 на планшеты YPD, содержащие 2 мкг / мл ТМ. Затем спонтанно возникшие устойчивые к ТМ мутанты, от TM-R1 до TM-R5, выделенные из отдельных колоний, отбирали для дальнейшего анализа. Одноэтапное разрушение гена, опосредованное ПЦР, проводили с использованием стандартных методик. Для сверхэкспрессии интересующих генов использовали плазмиду pATP425, содержащую три дрожжевые экспрессионные кассеты, управляемые конститутивными промоторами ADh2 , TDh4 и PGK1 (42).Олигонуклеотиды, используемые для разрушения гена и клонирования, перечислены в приложении SI , таблица S2.

Точечные анализы.

Устойчивость штаммов к ТМ, калькофлюору белому и конго красному определяли с помощью точечных анализов. Клетки первоначально выращивали в жидкой культуре без лекарств до OD ₆₀₀ = 0,6, и 10-кратные серийные разведения для каждого штамма наносили пятнами на чашки с YPD или синтетическим (SD) агаром, содержащим указанные концентрации лекарств. Планшеты инкубировали при 30 ° C, изображения получали через 48 часов после посева.

Репликативный анализ продолжительности жизни и скорости роста.

Анализы продолжительности жизни проводили, как описано (43, 44). Для репликативного анализа продолжительности жизни клетки выращивали на свежеприготовленных планшетах YPD в течение 2 дней при 30 ° C. Для каждого штамма клетки-основатели высевали на чашки с агаром, отбирая новорожденные дочерние клетки с помощью микроманипулятора. Клетки контролировали на предмет деления клеток, и последующие отпочкованные дочерние клетки отделяли и удаляли по мере их образования. Процесс продолжался до тех пор, пока клетки не перестали делиться.Продолжительность репликативной жизни рассчитывалась как количество делений каждой материнской клетки до того, как она подверглась старению. Скорость роста дрожжей анализировали с использованием автоматизированной системы микробиологического анализа кривой роста Bioscreen C (Growth Curves USA), как описано (45, 46).

Секвенирование генома.

Полногеномное секвенирование штаммов дрожжей выполняли, как описано (16). Для расчета глубины покрытия каждой хромосомы мы использовали набор инструментов Genome Analysis Toolkit (47). Инструмент «DepthOfCoverage» был применен к отсортированным *.bam файлы для создания таблицы глубины секвенирования для всего генома. Затем покрытие хромосом нормализовали по общему количеству считываний на образец. График был построен с помощью пакета ggplot2 в статистической среде R (https://www.r-project.org). Каждая точка представляет собой среднее значение глубины секвенирования 100 нт. На графике 100 000 точек.

Профилирование рибосом.

Дрожжевые культуры выращивали до OD ₆₀₀ = 0,5 в 500 мл стандартной среды YPD, и клетки собирали фильтрованием через 0.Фильтр 45 мкм (Millipore) со стеклянным держателем. Гранулы соскребали шпателем, мгновенно замораживали в жидком азоте и хранили при -80 ° C. Дрожжевые экстракты были приготовлены путем криогенного измельчения клеточной пасты на криомельнице BioSpec. Аликвоты клеточных лизатов использовали для экстракции следа. Библиотеки Ribo-Seq были приготовлены с использованием набора ARTseq Ribosome Profiling Kit (Illumina), как описано (48, 49), и секвенированы с использованием платформы Illumina HiSeq. Считывания рибосомных следов были сопоставлены с геномом S. cerevisiae из базы данных генома Saccharomyces (https: // www.yeastgenome.org/, номер выпуска R64-2-1). Выравнивание последовательностей выполняли с использованием программного обеспечения Bowtie 1.1.2 (50), допускающего два несовпадения на одно считывание, и значения rpkm (считывания на килобазу на миллион сопоставленных считываний) рассчитывались с использованием пользовательских скриптов. Онтология генов и анализ обогащения путей проводились с использованием базы данных DAVID (51).