Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Аспергиллы
Aspergillus niger 01.jpg
Конидиальная головка Aspergillus niger
Научная классификация е
Королевство:Грибы
Разделение:Аскомикота
Учебный класс:Евротиомицеты
Заказ:Евротиалы
Семья:Trichocomaceae
Род:Aspergillus
Micheli (1729)
Разновидность

См. Список видов Aspergillus

Aspergillus ( / ˌ æ с р ər dʒ ɪ л ə с / ) представляет собой род , состоящий из нескольких сотен плесневых видов найдены в различных климатическихвсему миру.

Впервые Aspergillus был каталогизирован в 1729 году итальянским священником и биологом Пьером Антонио Микели . Рассматривая грибы под микроскопом, Микели напомнил форму аспергиллы (ороситель святой воды), от латинского spargere (окроплять), и назвал род соответствующим образом. [1] Aspergillum - это бесполая спорообразующая структура, общая для всех видов Aspergillus ; Около одной трети видов также имеют половую стадию. [2] Aspergillus можно удалить из дома с помощью медицинского спирта (70%) или с помощью сильных очистителей воздуха для устранения воздействия на легкие.

Таксономия [ править ]

Виды [ править ]

Основная статья: Список видов Aspergillus

Aspergillus состоит из 837 видов грибов. [3]

Рост и распространение [ править ]

Подробно аспергиллы на помидоре

Aspergillus определяется как группа конидиальных грибов, то есть грибов в бесполом состоянии. Однако известно, что некоторые из них имеют телеоморф (сексуальное состояние) у Ascomycota . По данным ДНК, все представители рода Aspergillus являются членами Ascomycota .

Представители этого рода обладают способностью расти там, где существует высокое осмотическое давление (высокая концентрация сахара, соли и т. Д.). Виды Aspergillus высоко аэробны и встречаются почти во всех богатых кислородом средах, где они обычно растут в виде плесени на поверхности субстрата в результате высокого напряжения кислорода. Обычно грибы растут на богатых углеродом субстратах, таких как моносахариды (например, глюкоза ) и полисахариды (например, амилоза ). Виды Aspergillus часто загрязняют крахмалистые продукты (например, хлеб и картофель) и растут на многих растениях и деревьях. [ цитата необходима]

Помимо роста на источниках углерода, многие виды Aspergillus демонстрируют олиготрофию, когда они способны расти в среде, обедненной питательными веществами, или в среде с полным отсутствием основных питательных веществ. Aspergillus niger - яркий тому пример; его можно найти на влажных стенах как основной компонент грибка .

Некоторые виды Aspergillus , в том числе A. niger и A. fumigatus , легко колонизируют здания [4], предпочитая теплые и влажные или влажные помещения, такие как ванные комнаты и вокруг оконных рам . [5]

Миллионы аспергиллов содержатся в подушках. [6]

Коммерческое значение [ править ]

Различные Penicillium , Aspergillus spp. и другие грибы, растущие в аксенической культуре
Историческая модель Aspergillus , Ботанический музей Грайфсвальда

Виды Aspergillus важны с медицинской и коммерческой точек зрения. Некоторые виды могут вызывать инфекцию у людей и других животных. Некоторые инфекции, обнаруженные у животных, изучались годами, в то время как другие виды, обнаруженные у животных, были описаны как новые и специфичные для исследуемого заболевания, а другие были известны как названия, уже используемые для таких организмов, как сапрофиты . Более 60 видов Aspergillus являются патогенами, имеющими медицинское значение. [7] У людей обнаружен ряд заболеваний, таких как инфекция наружного уха, поражения кожи и язвы, классифицируемые как мицетомы .

Другие виды играют важную роль в коммерческой микробной ферментации. Например, алкогольные напитки, такие как японское саке , часто производятся из риса или других крахмалистых ингредиентов (например, маниока ), а не из винограда или солодового ячменя. Типичные микроорганизмы, используемые для производства алкоголя, такие как дрожжи рода Saccharomyces , не могут сбраживать эти крахмалы. Поэтому плесень коджи, такая как Aspergillus oryzae , сначала используется для расщепления крахмала на более простые сахара. [8]

Члены этого рода также являются источниками натуральных продуктов, которые можно использовать при разработке лекарств для лечения болезней человека. [9]

Возможно, наибольшее применение Aspergillus niger - это основной источник лимонной кислоты ; на этот организм приходится более 99% мирового производства лимонной кислоты, или более 1,4 миллиона тонн в год. [ необходима цитата ] A. niger также обычно используется для производства природных и чужеродных ферментов , включая глюкозооксидазу , лизоцим и лактазу . [10] В этих случаях культуру редко выращивают на твердом субстрате, хотя это по-прежнему обычная практика в Японии, но чаще выращивают как погруженную культуру в биореактор.. Таким образом, можно строго контролировать самые важные параметры и достичь максимальной производительности. Этот процесс также значительно упрощает отделение важного химического вещества или фермента от среды и, следовательно, является гораздо более экономичным.

Исследование [ править ]

Четыре трехдневных колонии Aspergillus . По часовой стрелке сверху-слева: лабораторный штамм A. nidulans ; аналогичный штамм с мутацией гена маркера yA , участвующего в зеленой пигментации; А. огугай используемый штамм в соевой ферментации; A. oryzae RIB40
Сканирование Aspergillus, сделанное при увеличении 235 под растровым электронным микроскопом.

A. nidulans ( Emericella nidulans ) много лет использовался в качестве исследовательского организма и использовался Гвидо Понтекорво для демонстрации парасексуальности грибов. Недавно A. nidulans был одним из первых организмов, чей геном секвенировали исследователи из Института Броуда . По состоянию на 2008 г.были секвенированы геномыеще семивидов Aspergillus : промышленно полезного A. niger (два штамма), A. oryzae и A. terreus , а также патогенов A. clavatus , A. fischerianus ( Neosartorya fischeri), A. flavus и A. fumigatus (два штамма). [11] A. fischerianus вряд ли когда-либо является патогенным, но очень тесно связан с обычным патогеном A. fumigatus ; он был частично секвенирован, чтобы лучше понять патогенность A. fumigatus . [12]

Половое размножение [ править ]

Из 250 видов аспергиллов около 64% ​​не имеют известного полового состояния. [13] Однако у многих из этих видов, вероятно, есть еще неустановленная половая стадия. [13] Половое размножение у грибов происходит двумя принципиально разными способами. Это ауткроссинг (у гетероталлических грибов), при котором два разных человека вносят ядра, и самооплодотворение или самоопыление (у гомоталлических грибов), при котором оба ядра происходят от одного и того же человека. В последние годы половые циклы были обнаружены у многих видов, ранее считавшихся бесполыми. Эти открытия отражают недавнее экспериментальное внимание к видам, имеющим особое значение для человека.

A. fumigatus - наиболее распространенный вид, вызывающий заболевание у людей с иммунодефицитом . В 2009 году было показано , что A. fumigatus имеет гетероталлический, полностью функциональный половой цикл. [14] Для возникновения секса необходимы изоляты дополнительных типов спаривания .

A. flavus является основным производителем канцерогенных афлатоксинов в сельскохозяйственных культурах во всем мире. Это также условно- патогенный микроорганизм человека и животных , вызывающий аспергиллез у лиц с ослабленным иммунитетом. В 2009 году было обнаружено, что половое состояние этого гетероталлического гриба возникает при совместном культивировании штаммов противоположных типов спаривания в соответствующих условиях. [15]

A. lentulus - оппортунистический патоген человека, вызывающий инвазивный аспергиллез с высокой смертностью . В 2013 годубыло обнаружено, что A. lentulus имеет гетероталлическую функциональную систему полового размножения. [16]

A. terreus обычно используется в промышленности для производства важных органических кислот и ферментов и был исходным источником ловастатина, снижающего уровень холестерина . В 2013 году была обнаружена способность A. terreus к половому размножению при скрещивании штаммов противоположных типов спаривания в соответствующих условиях культивирования. [17]

Эти данные о видах Aspergillus согласуются с накопившимися доказательствами из исследований других эукариотических видов, что пол, вероятно, присутствовал у общего предка всех эукариот . [18] [19]

Гомоталлический гриб A. nidulans способен к самооплодотворению. Самооплодотворение включает в себя активацию тех же путей спаривания, характерных для пола у ауткроссинговых видов, т.е. самооплодотворение не обходит требуемые пути для ауткроссинга, а вместо этого требует активации этих путей в пределах одного человека. [20]

Среди тех видов Aspergillus, которые демонстрируют половой цикл, подавляющее большинство в природе являются гомоталлическими (самооплодотворяющимися). [21] Это наблюдение предполагает, что виды Aspergillus в целом могут поддерживать пол, хотя гомоталлическое самооплодотворение вызывает небольшую генетическую изменчивость . A. fumigatus , гетероталлический (ауткроссинговый) гриб, который встречается в районах с совершенно разными климатами и средами, также демонстрирует небольшую генетическую изменчивость как в географических регионах, так и в глобальном масштабе [22], что снова указывает на то, что пол, в данном случае ауткроссинг, может сохраняться даже при незначительной генетической изменчивости.

Геномика [ править ]

Одновременная публикация трех манускриптов генома Aspergillus в журнале Nature в декабре 2005 г. сделала этот род ведущим родом нитчатых грибов для сравнительных геномных исследований. Как и большинство крупных проектов в области генома, эти усилия были результатом сотрудничества крупного центра секвенирования и соответствующего сообщества ученых. Например, Институт исследований генома (TIGR) работал с сообществом A. fumigatus . Секвенирование A. nidulans было проведено в Институте Броуда. Секвенирование A. oryzae было секвенировано в Японии в Национальном институте передовых промышленных наук и технологий. Объединенный институт генома Министерства энергетики опубликовал данные о последовательности штамма, продуцирующего лимонную кислотуA. niger . TIGR, ныне переименованный в Институт Дж. Крейга Вентера , в настоящее время возглавляет проект по геному A. flavus . [23]

Aspergillus характеризуется высоким уровнем генетического разнообразия и, используя дивергенцию протостомов в качестве шкалы, столь же разнообразен, как и тип позвоночных, хотя как межвидовая, так и внутривидовая структура генома относительно пластична. [24] Геномы некоторых видов Aspergillus , таких как A. flavus и A. oryzae , более богаты и примерно на 20% больше, чем у других, таких как A. nidulans и A. fumigatus . Эту разницу можно объяснить несколькими механизмами, хотя комбинация сегментарной дупликации, дупликации генома и горизонтального переноса генов, действующих по частям, хорошо поддерживается. [25]

Размеры генома для секвенированных видов Aspergillus варьируются от примерно 29,3 МБ для A. fumigatus до 37,1 МБ для A. oryzae , в то время как количество предсказанных генов варьируется от примерно 9926 для A. fumigatus до примерно 12 071 для A. oryzae . Размер генома штамма A. niger, продуцирующего ферменты, имеет средний размер - 33,9 млн. [1]

Патогены [ править ]

Некоторые виды Aspergillus вызывают серьезные заболевания у людей и животных. Наиболее распространенными патогенными видами являются A. fumigatus и A. flavus , которые продуцируют афлатоксин, который одновременно является токсином и канцерогеном и может заражать такие продукты, как орехи. Наиболее распространенными видами, вызывающими аллергические заболевания, являются A. fumigatus и A. clavatus . Другие виды важны как сельскохозяйственные патогены. Aspergillus spp. вызывают болезни на многих зерновых культурах, особенно на кукурузе , а некоторые варианты синтезируют микотоксины , включая афлатоксин. Аспергиллы могут вызыватьнеонатальные инфекции . [26]

Инфекции, вызванные A. fumigatus (наиболее распространенный вид), являются первичными легочными инфекциями и потенциально могут перерасти в быстро некротизирующую пневмонию с потенциалом распространения. Организм можно отличить от других распространенных плесневых инфекций на основании того факта, что он принимает форму плесени как в окружающей среде, так и в организме хозяина (в отличие от Candida albicans, которая представляет собой диморфную плесень в окружающей среде и дрожжи в организме).

Аспергиллез [ править ]

Основная статья: Аспергиллез
Легочный аспергиллез

Аспергиллез - это группа заболеваний, вызываемых Aspergillus . Наиболее распространенным видом инфекций придаточных пазух носа, связанных с аспергиллезом, является A. fumigatus . [27] Симптомы включают жар, кашель, боль в груди или одышку, которые также наблюдаются при многих других заболеваниях, поэтому диагностика может быть затруднена. Обычно восприимчивы только пациенты с уже ослабленной иммунной системой или страдающие другими заболеваниями легких .

У людей основными формами болезней являются: [28] [29]

  • Аллергический бронхолегочный аспергиллез, поражающий пациентов с респираторными заболеваниями, такими как астма , муковисцидоз и синусит.
  • Острый инвазивный аспергиллез, форма, которая прорастает в окружающие ткани, чаще встречается у пациентов с ослабленной иммунной системой, таких как СПИД или пациенты, проходящие курс химиотерапии.
  • Диссеминированный инвазивный аспергиллез - инфекция, широко распространившаяся по организму
  • Аспергиллома , «грибковый шар», который может образовываться в полостях, таких как легкое.

Грибковые инфекции, вызванные спорами Aspergillus, остаются одной из теорий болезни и безвременной смерти некоторых первых египтологов и исследователей гробниц. Древние споры, которые росли на останках жертвоприношений и мумий, запечатанных в гробницах и камерах, могли быть перенесены и вдыханы экскаваторами, что в конечном итоге связано с понятием проклятия фараонов . [30]

Аспергиллез дыхательных путей также часто встречается у птиц, а некоторые виды Aspergillus , как известно, заражают насекомых. [7]

См. Также [ править ]

  • Список видов Aspergillus
  • Проблемы со здоровьем плесени
  • Синдром больного здания

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Беннетт JW (2010). «Обзор рода Aspergillus » (PDF) .Aspergillus : молекулярная биология и геномика . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-53-0.
  2. ^ Гейзер DM (2009). «Половые структуры Aspergillus: морфология, значение и геномика». Медицинская микология . 47. 47 (Дополнение 1): S21-6. DOI : 10.1080 / 13693780802139859 . PMID 18608901 . 
  3. ^ Hawksworth DL (апрель 2011). «Присвоение названия видам Aspergillus: продвижение к одному названию для каждого вида» . Медицинская микология . 49 Приложение 1 (S1): S70-6. DOI : 10.3109 / 13693786.2010.504753 . PMID 20718610 . 
  4. ^ Latgé JP (апрель 1999). «Aspergillus fumigatus и аспергиллез» . Обзоры клинической микробиологии . 12 (2): 310–50. DOI : 10.1128 / CMR.12.2.310 . PMC 88920 . PMID 10194462 .  
  5. ^ "Что такое споры грибов?" . Университет Вустера . Дата обращения 6 августа 2019 .
  6. ^ "Подушки: горячая кровать грибковых спор" . Science Daily . Архивировано 8 октября 2017 года . Проверено 8 мая 2017 .
  7. ^ а б Том С, Черч М (1926). Аспергилли . Балтимор: Компания Уильямс и Уилкинс.
  8. ↑ Spiegel A (8 апреля 2014 г.). «Используете ли вы правильный соевый соус? Вот как узнать» . The Huffington Post . Архивировано 6 августа 2017 года . Проверено 29 июля 2017 . ... чтобы приготовить соевый соус, сначала вы добавляете плесень аспергилл в соевые бобы и зерна, чтобы получить смесь, называемую кодзи.
  9. ^ США 6069146 
  10. ^ «Уведомление GRAS для кислой лактазы из Aspergillus oryzae, экспрессируемой в Aspergillus niger » . Архивировано 23 марта 2016 года . Проверено 17 марта 2016 . Раздел 2.
  11. ^ Wortman JR, Gilsenan JM, Joardar V, Deegan J, Clutterbuck J, Andersen MR, et al. (Март 2009 г.). «Обновление аннотации генома Aspergillus nidulans в 2008 году: усилия сообщества» . Генетика и биология грибов . 46. ​​46 Suppl 1 (1): S2-13. DOI : 10.1016 / j.fgb.2008.12.003 . PMC 2826280 . PMID 19146970 .  
  12. ^ «Описания - Сравнительный анализ Aspergillus» . Институт Броуда . Архивировано 22 ноября 2009 года . Проверено 15 октября 2009 .
  13. ^ a b Дайер PS, О'Горман CM (декабрь 2011 г.). «Грибковая сексуальная революция: Aspergillus и Penicillium указывают путь». Текущее мнение в микробиологии . 14 (6): 649–54. DOI : 10.1016 / j.mib.2011.10.001 . PMID 22032932 . 
  14. ^ O'Gorman CM, Фуллер H, Дайер PS (январь 2009). «Открытие полового цикла у условно-патогенного грибка Aspergillus fumigatus». Природа . 457 (7228): 471–4. Bibcode : 2009Natur.457..471O . DOI : 10,1038 / природа07528 . PMID 19043401 . S2CID 4371721 .  
  15. ^ Horn BW, Мур GG, Carbone I (2009). «Половое размножение у Aspergillus flavus» . Mycologia . 101 (3): 423–9. DOI : 10.3852 / 09-011 . PMID 19537215 . S2CID 20648447 .  
  16. ^ Swilaiman SS, O'Gorman CM, Balajee SA, Дайер PS (июль 2013). «Открытие полового цикла у Aspergillus lentulus, близкого родственника A. fumigatus» . Эукариотическая клетка . 12 (7): 962–9. DOI : 10.1128 / EC.00040-13 . PMC 3697472 . PMID 23650087 .  
  17. ^ Arabatzis M, Velegraki A (2013). «Половое размножение у условно-патогенного микроорганизма человека Aspergillus terreus» . Mycologia . 105 (1): 71–9. DOI : 10.3852 / 11-426 . PMID 23074177 . S2CID 9584227 .  
  18. ^ Malik С.Б., Pightling AW, Stefaniak Л.М., Щурко А.М., Logsdon JM (август 2007). «Расширенный перечень консервативных мейотических генов предоставляет доказательства пола у Trichomonas vaginalis» . PLOS ONE . 3 (8): e2879. DOI : 10.1371 / journal.pone.0002879 . PMC 2488364 . PMID 18663385 .  
  19. ^ Хейтман J, вс S, Джеймс TY (2013). «Эволюция грибкового полового размножения» . Mycologia . 105 (1): 1-27. DOI : 10.3852 / 12-253 . PMID 23099518 . S2CID 18167947 .  
  20. ^ Paoletti M, Seymour FA, Алькосер MJ, Каур N, Кальво AM, Archer DB, Дайер PS (август 2007). «Тип спаривания и генетические основы самооплодотворения у модельного гриба Aspergillus nidulans». Текущая биология . 17 (16): 1384–9. DOI : 10.1016 / j.cub.2007.07.012 . PMID 17669651 . S2CID 17068935 .  
  21. ↑ Дайер PS, О'Горман CM (январь 2012 г.). «Половое развитие и загадочная сексуальность у грибов: выводы из видов Aspergillus» . Обзоры микробиологии FEMS . 36 (1): 165–92. DOI : 10.1111 / j.1574-6976.2011.00308.x . PMID 22091779 . 
  22. ^ Rydholm C, Szakács G, Lutzoni F (апрель 2006). «Низкая генетическая изменчивость и отсутствие обнаруживаемой структуры популяции у aspergillus fumigatus по сравнению с близкородственными видами Neosartorya» . Эукариотическая клетка . 5 (4): 650–7. DOI : 10.1128 / EC.5.4.650-657.2006 . PMC 1459663 . PMID 16607012 .  
  23. ^ Мачида М., Гоми К., ред. (2010).Aspergillus : молекулярная биология и геномика . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-53-0.
  24. ^ Gibbons JG, Rokas A (январь 2013). «Функция и эволюция генома Aspergillus» . Тенденции в микробиологии . 21 (1): 14–22. DOI : 10.1016 / j.tim.2012.09.005 . PMC 3534798 . PMID 23084572 .  
  25. ^ Khaldi N, Wolfe KH (август 2008). Гадагкар С (ред.). «Неуловимое происхождение дополнительных генов у Aspergillus oryzae» . PLOS ONE . 3 (8): e3036. Bibcode : 2008PLoSO ... 3.3036K . DOI : 10.1371 / journal.pone.0003036 . PMC 2515630 . PMID 18725939 .  
  26. ^ Клоэрти J (2012). Руководство по неонатальному уходу . Филадельфия: Wolters Kluwer Health / Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-1-60831-777-6; Доступ предоставлен Питтсбургским университетом.
  27. ^ Bozkurt М.К., Ozcelik T, L Сайд, Kutluay L (2008). «[Случай изолированного аспергиллеза верхнечелюстной пазухи]». Кулак Бурун Богаз Ихтисас Дергиси (на турецком языке). 18 (1): 53–5. PMID 18443405 . 
  28. ^ «Аспергиллез» . MedScape. Архивировано 23 февраля 2014 года . Проверено 29 июня 2014 .
  29. ^ Уилсон WR, Sande MA, Дрю WL, ред. (2001). Современная диагностика и лечение инфекционных заболеваний . Lange Medical Books / McGraw-Hill.
  30. ^ Ди Паоло N, Guarnieri A, Garosi G, Sacchi G, Mangiarotti AM, Di Paolo M (1994). «Вдыхаемые микотоксины приводят к острой почечной недостаточности». Нефрология, Диализ, Трансплантация . 9 Дополнение 4: 116–20. PMID 7800243 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Du C, Lin SK, Koutinas A, Wang R, Dorado P, Webb C (ноябрь 2008 г.). «Стратегия биологической очистки пшеницы, основанная на твердофазной ферментации для ферментативного производства янтарной кислоты». Биоресурсные технологии . 99 (17): 8310–5. DOI : 10.1016 / j.biortech.2008.03.019 . PMID  18434138 .
  • Zirbes JM, Milla CE (июнь 2008 г.). «Стероидсберегающий эффект омализумаба при аллергическом бронхолегочном аспергиллезе и муковисцидозе». Детская пульмонология . 43 (6): 607–10. DOI : 10.1002 / ppul.20804 . PMID  18433040 . S2CID  25806792 .
  • Асан А. (10 февраля 2015 г.) [2004]. «Aspergillus, Penicillium и родственные виды, полученные из Турции» (PDF) . Микотаксон . 89 (1): 155–7.
  • Солтани Дж (2016). «Разнообразие вторичных метаболитов рода Aspergillus». Последние достижения Новые и будущие разработки в микробной биотехнологии и биоинженерии: свойства и приложения системы Aspergillus . С. 275–292.

Внешние ссылки [ править ]

  • FungiDB: интегрированная база данных функциональной геномики грибов и оомицетов
  • Ресурсы генома Aspergillus (NIH)
  • Сравнительная база данных по Aspergillus Сравнительный геномный ресурс в Институте Броуда
  • Центральный репозиторий данных по Aspergillus
  • Фондовый центр грибковой генетики
  • Веб-сайт Aspergillus / Aspergillosis Энциклопедия Aspergillus для пациентов, врачей и ученых
  • Проект по надзору за Aspergillus в большой больнице третичного уровня. ( PDF ).
  • База данных генома Aspergillus
  • Плесень и плесень