vestnik-bio-msuВестник Московского университета. Серия 16. БиологияVestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya0137-0952Lomonosov Moscow State University, School of Biologyvestnik-bio-msu-471Research ArticleМикология и альгологияMycology and AlgologyЭНДОЦИТОЗ И ЕГО ИНГИБИТОРЫ У БАЗИДИАЛЬНОГО ГРИБА RHIZOCTONIA SOLANIENDOCYTOSIS AND ITS INHIBITORS IN BASIDIOMYCETOUS FUNGUS RHIZOCTONIA SOLANIКамзолкинаО. В.KamzolkinaO. V.

Кафедра микологии и альгологии, биологический факультет

Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

докт. биол. наук, проф. кафедры микологии и альгологии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-54-82

Department of Mycology and Algology, School of Biology

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia

o-kamzolkina@yandex.ruКиселицаМ. А.КiselicaM. A.

Кафедра микологии и альгологии, биологический факультет

Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

студентка кафедры микологии и альгологии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-54-82

Department of Mycology and Algology, School of Biology

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia

kiselicam@mail.ruКудрявцеваО. А.KudryavtsevaO. A.

Кафедра микологии и альгологии, биологический факультет

Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

канд. биол. наук, мл. науч. сотр. кафедры микологии и альгологии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-54-82

Department of Mycology and Algology, School of Biology

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia

for-ol-ga@yandex.ruШтаерО. В.ShtaerO. V.

Кафедра микологии и альгологии, биологический факультет

Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

канд. биол. наук, науч. сотр. кафедры микологии и альгологии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-54-82

Department of Mycology and Algology, School of Biology

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia

sht-oks@yandex.ruМажейкаИ. С.MazheikaI. S.

Кафедра микологии и альгологии, биологический факультет

Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

РАН, Россия, 119333, г. Москва, ул. Губкина, д. 3

канд. биол. наук, науч. сотр. кафедры микологии и альгологии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-54-82

Department of Mycology and Algology, School of Biology

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia

ul. Gubkina 3, Moscow, 119333, Russia

mycol@yandex.ruМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова Институт общей генетики имени Н.И. ВавиловаРоссияLomonosov Moscow State University Vavilov Institute of General Genetics, Russian Academy of SciencesRussian Federation201728072017723149157Copyright © Камзолкина О.В., Киселица М.А., Кудрявцева О.А., Штаер О.В., Мажейка И.С., 20172017Камзолкина О.В., Киселица М.А., Кудрявцева О.А., Штаер О.В., Мажейка И.С.Kamzolkina O.V., Кiselica M.A., Kudryavtseva O.A., Shtaer O.V., Mazheika I.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik-bio-msu.elpub.ru/jour/article/view/471

Эндоцитоз – сложный процесс поглощения из внешней среды и дальнейшего распределения внутри клетки растворимых веществ, макромолекул, микрочастиц и т.п. с помощью везикул, формируемых цитоплазматической мембраной. Эндоцитоз в клетках животных и человека активно и успешно исследуют. Так, классификация данного процесса у животных, основанная только на особенностях образования первичных везикул, включает в себя до десяти различных путей эндоцитоза. Современные знания об эндоцитозе у мицелиальных грибов не столь обширны, поэтому его изучение в данной группе организмов – актуальное и перспективное направление в фундаментальной и прикладной микологии. В настоящей работе мы исследовали воздействие на динамику эндоцитоза у фитопатогенного гетеробазидиального гриба Rhizoctonia solani шести различных ингибиторов, действующих как на сборку актинового/тубулинового цитоскелетов, так и на становление разных типов эндоцитоза. Оценку влияния ингибиторов проводили с помощью микроскопического анализа поглощения клетками мицелия флуоресцентного маркера эндоцитоза АМ4-64. В результате проведенного исследования выявлено четыре типа воздействия ингибиторов на эндоцитоз R. solani: от полного отсутствия воздействия до сильной супрессии разных стадий грибного эндоцитоза. Оказалось, что четыре из шести ингибиторов, используемых для подавления эндоцитоза у животных и человека, оказывают супрессирующее действие на эндоцитоз гетеробазидиального гриба R. solani. Это указывает на консервативную природу отдельных механизмов эндоцитоза у исследованного гриба и, возможно, у мицелиальных грибов в целом. Предложены различные гипотезы, касающиеся принципов действия изучаемых ингибиторов на эндоцитозную активность грибов.

Endocytosis is a complex process of absorption from the external environment and further distribution within the cell of soluble substances, macromolecules, microparticles, and etc. which occurs with the participation of vesicles formed by the cytoplasmic membrane. Endocytosis in the cells of animals and humans is actively and successfully explored. Thus, the classification of this process in animals, based only on the characteristics of the formation of primary vesicles, includes up to ten different ways of endocytosis. Modern knowledge of endocytosis in mycelial fungi is not so extensive, so its study in this group of organisms is an actual and promising direction in fundamental and applied mycology. In the present work, we investigated the effect of six different inhibitors, acting both on the assembly of actin/tubulin cytoskeletons and on the formation of different types of endocytosis, on the dynamics of endocytosis in the phytopathogenic heterobasidial fungus Rhizoctonia solani The effect of inhibitors was evaluated by microscopic analysis of the mycelial cell absorption of a fluorescent marker of endocytosis AM4-64. As a result of the study, four types of inhibitor effects on R. solani endocytosis were revealed: from complete absence of action to severe suppression of different stages of fungal endocytosis. Four of the six inhibitors, used to inhibit endocytosis in animals and humans, have a suppressing effect on the endocytosis of the heterobasidial fungus R. solani, which indicates the conservative nature of individual mechanisms of endocytosis in the examined fungus and, possibly, in mycelial fungi as a whole. Various hypotheses on the principles of the action of the studied inhibitors on the endocytosis activity of fungi are proposed.

эндоцитоз у мицелиальных грибовфлуоресцент АМ4-64механизмы эндоцитозаингибиторный анализцитоскелетмакропиноцитозRhizoctonia solaniendocytosis in filamentous fungiAM4-64 fluorescentmechanisms of endocytosisinhibitory analysiscytoskeletonmacropinocytosisRhizoctonia solaniReferencesGoode B.L., Eskin J.A., Wendland B. Actin and endocytosis in budding yeast // Genetics. 2015. Vol. 199. N 2. P. 315–358.Goode B.L., Eskin J.A., Wendland B. Actin and endocytosis in budding yeast // Genetics. 2015. Vol. 199. N 2. P. 315–358.Tokarev A.A., Alfonso A., Segev N. Overview of intracellular compartments and trafficking pathways // Trafficking inside cells: Pathways, mechanisms and regulation / Ed. N. Segev. N.Y.: Springer, 2009. P. 3–14.Tokarev A.A., Alfonso A., Segev N. Overview of intracellular compartments and trafficking pathways // Trafficking inside cells: Pathways, mechanisms and regulation / Ed. N. Segev. N.Y.: Springer, 2009. P. 3–14.Penalva M.A. Endocytosis in filamentous fungi: Cinderella gets her reward // Curr. Opin. Microbiol. 2010. Vol. 13. N 6. P. 684–692.Penalva M.A. Endocytosis in filamentous fungi: Cinderella gets her reward // Curr. Opin. Microbiol. 2010. Vol. 13. N 6. P. 684–692.Dutta D., Donaldson J.G. Search for inhibitors of endocytosis // Cell Logist. 2012. Vol. 2. N 4. P. 203–208.Dutta D., Donaldson J.G. Search for inhibitors of endocytosis // Cell Logist. 2012. Vol. 2. N 4. P. 203–208.Fuchs U., Steinberg G. Endocytosis in the plant-pathogenic fungus Ustilago maydis // Protoplasma. 2005. Vol. 226. N 1–2. P. 75–80.Fuchs U., Steinberg G. Endocytosis in the plant-pathogenic fungus Ustilago maydis // Protoplasma. 2005. Vol. 226. N 1–2. P. 75–80.Toshima J.Y., Toshima J., Kaksonen M., Martin A.C., King D.S., Drubin D.G. Spatial dynamics of receptor-mediated endocytic trafficking in budding yeast revealed by using fluorescent alpha-factor derivatives // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006. Vol. 103. N 15. P. 5793–5798.Toshima J.Y., Toshima J., Kaksonen M., Martin A.C., King D.S., Drubin D.G. Spatial dynamics of receptor-mediated endocytic trafficking in budding yeast revealed by using fluorescent alpha-factor derivatives // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006. Vol. 103. N 15. P. 5793–5798.Weinberg J., Drubin D.G. Clathrin-mediated endocytosis in budding yeast // Trends Cell. Biol. 2012. Vol. 22. N 1. P. 1–13.Weinberg J., Drubin D.G. Clathrin-mediated endocytosis in budding yeast // Trends Cell. Biol. 2012. Vol. 22. N 1. P. 1–13.Epp E., Nazarova E., Regan H., Douglas L.M., Konopka J.B., Vogel J., Whiteway M. Clathrin- and Arp2/3-independent endocytosis in the fungal pathogen Candida albicans // MBio. 2013. Vol. 4. N 5. e00476-13.Epp E., Nazarova E., Regan H., Douglas L.M., Konopka J.B., Vogel J., Whiteway M. Clathrin- and Arp2/3-independent endocytosis in the fungal pathogen Candida albicans // MBio. 2013. Vol. 4. N 5. e00476-13.Wang D., Sletto J., Tenay B., Kim K. Yeast dynamin implicated in endocytic scission and the disassembly of endocytic components // Commun. Integr. Biol. 2011. Vol. 4. N 2. P. 178–181.Wang D., Sletto J., Tenay B., Kim K. Yeast dynamin implicated in endocytic scission and the disassembly of endocytic components // Commun. Integr. Biol. 2011. Vol. 4. N 2. P. 178–181.Prosser D.C., Drivas T.G., Maldonado-Baez L., Wendland B. Existence of a novel clathrin- independent endocytic pathway in yeast that depends on Rho1 and formin // J. Cell Biol. 2011. Vol. 195. N 4. P. 657–671.Prosser D.C., Drivas T.G., Maldonado-Baez L., Wendland B. Existence of a novel clathrin- independent endocytic pathway in yeast that depends on Rho1 and formin // J. Cell Biol. 2011. Vol. 195. N 4. P. 657–671.Fischer-Parton S., Parton R.M., Hickey P.C., Dijksterhuis J., Atkinson H.A., Read N.D. Confocal microscopy of FM4-64 as a tool for analysing endocytosis and vesicle trafficking in living fungal hyphae // J. Microsc. 2000. Vol. 198. N 3. P. 246–259.Fischer-Parton S., Parton R.M., Hickey P.C., Dijksterhuis J., Atkinson H.A., Read N.D. Confocal microscopy of FM4-64 as a tool for analysing endocytosis and vesicle trafficking in living fungal hyphae // J. Microsc. 2000. Vol. 198. N 3. P. 246–259.Lee M.T., Szeto C.Y., Ng T.P., Kwan H.S. Endocytosis in the shiitake mushroom Lentinula edodes and involvement of GTPase LeRAB7 // Eukaryot. Cell. 2007. Vol. 6. N 12. P. 2406–2418.Lee M.T., Szeto C.Y., Ng T.P., Kwan H.S. Endocytosis in the shiitake mushroom Lentinula edodes and involvement of GTPase LeRAB7 // Eukaryot. Cell. 2007. Vol. 6. N 12. P. 2406–2418.Takeshita N., Diallinas G., Fischer R. The role of flotillin FloA and stomatin StoA in the maintenance of apical sterolrich membrane domains and polarity in the filamentous fungus Aspergillus nidulans // Mol. Microbiol. 2012. Vol. 83. N 6. P. 1136–1152.Takeshita N., Diallinas G., Fischer R. The role of flotillin FloA and stomatin StoA in the maintenance of apical sterolrich membrane domains and polarity in the filamentous fungus Aspergillus nidulans // Mol. Microbiol. 2012. Vol. 83. N 6. P. 1136–1152.Masuo K., Higuchi Y., Kikuma T., Arioka M., Kitamoto K. Functional analysis of Abp1p- interacting proteins involved in endocytosis of the MCC component in Aspergillus oryzae // Fungal Genet. Biol. 2013. Vol. 56. P. 125–134.Masuo K., Higuchi Y., Kikuma T., Arioka M., Kitamoto K. Functional analysis of Abp1p- interacting proteins involved in endocytosis of the MCC component in Aspergillus oryzae // Fungal Genet. Biol. 2013. Vol. 56. P. 125–134.Straube A., Brill M., Oakey B.R., Horio T., Steinberg G. Microtubule organization requires cell cycle-dependent nucleation at dispersed cytoplasmic sites: polar and perinuclear microtubule organizing centers in the plant pathogen Ustilago maydis // Mol. Biol. Cell. 2003. Vol. 14. N 2. P. 642–657.Straube A., Brill M., Oakey B.R., Horio T., Steinberg G. Microtubule organization requires cell cycle-dependent nucleation at dispersed cytoplasmic sites: polar and perinuclear microtubule organizing centers in the plant pathogen Ustilago maydis // Mol. Biol. Cell. 2003. Vol. 14. N 2. P. 642–657.Walther A., Wendland J. Apical localization of actin patches and vacuolar dynamics in Ashbya gossypii depend on the WASP homolog Wal1p // J. Cell Sci. 2004. Vol. 117. N 21. P. 4947–4958.Walther A., Wendland J. Apical localization of actin patches and vacuolar dynamics in Ashbya gossypii depend on the WASP homolog Wal1p // J. Cell Sci. 2004. Vol. 117. N 21. P. 4947–4958.Aghamohammadzadeh S., Ayscough K.R. Differential requirements for actin during yeast and mammalian endocytosis // Nat. Cell Biol. 2009. Vol. 11. N 8. P. 1039–1042.Aghamohammadzadeh S., Ayscough K.R. Differential requirements for actin during yeast and mammalian endocytosis // Nat. Cell Biol. 2009. Vol. 11. N 8. P. 1039–1042.Schuster M., Lipowsky R., Assmann M.-A., Lenz P., Steinberg G. Transient binding of dynein controls bidirectional long-range motility of early endosomes // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011. Vol. 108. N 9. P. 3618–3623.Schuster M., Lipowsky R., Assmann M.-A., Lenz P., Steinberg G. Transient binding of dynein controls bidirectional long-range motility of early endosomes // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011. Vol. 108. N 9. P. 3618–3623.Ivanov A.I. Pharmacological inhibition of endocytic pathways: is it specific enough to be useful? // Exocytosis and endocytosis. Methods Mol. Biol. Vol. 440. / Ed. A.I. Ivanov. N.Y.: Humana press, 2008. P. 15–33.Ivanov A.I. Pharmacological inhibition of endocytic pathways: is it specific enough to be useful? // Exocytosis and endocytosis. Methods Mol. Biol. Vol. 440. / Ed. A.I. Ivanov. N.Y.: Humana press, 2008. P. 15–33.Doherty G.J., McMahon H.T. Mechanisms of endocytosis // Annu. Rev. Biochem. 2009. Vol. 78. P. 857–902.Doherty G.J., McMahon H.T. Mechanisms of endocytosis // Annu. Rev. Biochem. 2009. Vol. 78. P. 857–902.Willox A.K., Sahraoui Y.M., Royle S.J. Non-specificity of Pitstop 2 in clathrin-mediated endocytosis // Biol. Open. 2014. Vol. 3. N 5. P. 326–331.Willox A.K., Sahraoui Y.M., Royle S.J. Non-specificity of Pitstop 2 in clathrin-mediated endocytosis // Biol. Open. 2014. Vol. 3. N 5. P. 326–331.Girao H., Geli M.I., Idrissi F.Z. Actin in the endocytic pathway: from yeast to mammals // FEBS Lett. 2008. Vol. 582. N 14. P. 2112–2119.Girao H., Geli M.I., Idrissi F.Z. Actin in the endocytic pathway: from yeast to mammals // FEBS Lett. 2008. Vol. 582. N 14. P. 2112–2119.von Kleist L., Stahlschmidt W., Bulut H. et al. Role of the clathrin terminal domain in regulating coated pit dynamics revealed by small molecule inhibition // Cell. 2011. Vol. 146. N 3. P. 471–484.von Kleist L., Stahlschmidt W., Bulut H. et al. Role of the clathrin terminal domain in regulating coated pit dynamics revealed by small molecule inhibition // Cell. 2011. Vol. 146. N 3. P. 471–484.Steinberg G. Endocytosis and early endosome motility in filamentous fungi // Curr. Opin. Microbiol. 2014. Vol. 20. N 100. P. 10–18.Steinberg G. Endocytosis and early endosome motility in filamentous fungi // Curr. Opin. Microbiol. 2014. Vol. 20. N 100. P. 10–18.Niemann A., Baltes J., Els sser H.P. Fluorescence properties and staining behavior of monodansylpentane, a structural homologue of the lysosomotropic agent monodansylcadaverine // J. Histochem. Cytochem. 2001. Vol. 49. N 2. P. 177–185.Niemann A., Baltes J., Els sser H.P. Fluorescence properties and staining behavior of monodansylpentane, a structural homologue of the lysosomotropic agent monodansylcadaverine // J. Histochem. Cytochem. 2001. Vol. 49. N 2. P. 177–185.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.