Aspergillus

Aspergillus
Konidier i Aspergillus niger
vetenskaplig klassificering
Rike: Svampar
Avdelning: Ascomicota
Underavdelning: Pezizomycotina
Klass: Eurocyomycetes
Ordning: Eurocium
Familj: Trichocomaceae
Släkte: Aspergillus
latinskt namn
Aspergillus P. Micheli ex Haller , 1768
Typer

Flera hundra, [1] inklusive:

Wikispecies logotyp
Systematik
på Wikispecies

Wikimedia Commons logotyp
Bilder
på Wikimedia Commons

NCBI  5052

Aspergillus , även aspergillus ( lat.  Aspergillus ), är ett släkte av högre aeroba mögelsvampar , som omfattar flera hundra arter fördelade över hela världen under olika klimatförhållanden. Aspergillus växer bra på olika substrat och bildar platta, fluffiga kolonier, initialt vita , och sedan, beroende på art, antar de olika färger associerade med svampmetaboliter och sporbildning. Svampens mycel är mycket stark, med skiljeväggar som är karakteristiska för högre svampar. Aspergillus sprids av sporer som bildas asexuellt, vilket är typiskt för hela klassen i allmänhet. Samtidigt kan Aspergillus fumigatus [2] föröka sig sexuellt. "Aspergillus" katalogiserades första gången 1729 av den italienske prästen och biologen Pier Antonio Micheli . Synen av svampen under ett mikroskop påminde Micheli om formen av en heligt vattensprinkler (Aspergillum, från latin  spargere  , att strö), och han namngav släktet i enlighet därmed [3] . Idag syftar namnet Aspergillus också på asexuella sporbildande strukturer, liknande alla Aspergillus. Det är redan känt att ungefär en tredjedel av alla arter också har en sexuell utvecklingsfas [1] .

Tillväxt och distribution

Aspergillus klassificeras som en deuteromycetesvamp som inte har ett sexuellt utvecklingsstadium. Med tillkomsten av DNA- analysdata har det blivit mer sannolikt att alla medlemmar av släktet Aspergillus är nära släkt med Ascomycetes och bör betraktas som medlemmar av Ascomycetes. Representanter för släktet har förmågan att växa varhelst det finns en hög osmotisk koncentration (starka lösningar av socker, salt, etc.), och är mycket resistenta mot miljöpåverkan. Aspergillus-arter är mycket aeroba och kan hittas i nästan alla syrerika miljöer, där de vanligtvis växer som en mögel på ytan av substratet som en konsekvens av hög syreanrikning. Vanligtvis växer svampar på kolrika substrat såsom monosackarider (t.ex. glukos ) och polysackarider (t.ex. amylos ). Aspergillus-arter är en vanlig förorening av stärkelsehaltiga livsmedel (som bröd och potatis) och växer i eller på ytan av många växter och träd.

Förutom tillväxt på kolkällor uppvisar många arter av släktet Aspergillus oligotrofi , det vill säga förmågan att växa i näringsfattiga miljöer eller under förhållanden med fullständig frånvaro av viktiga näringsämnen. Ett utmärkt exempel på detta är A. niger  , som kan hittas som växer på fuktiga väggar som en viktig komponent  i dunmögel .

Betydelse för människan

Aspergillus-arter är medicinskt och kommersiellt viktiga. Vissa arter kan infektera människor och andra djur. Vissa infektioner som hittats hos djur har studerats i åratal; medan andra arter som finns i djur har beskrivits som nya och specifika för sjukdomen som studeras. Andra var kända som namn som redan användes för organismer som saprofyter . Över 60 Aspergillus-arter är betydande medicinska patogener [4] . Det finns ett antal mänskliga sjukdomar som öroninfektion, hudskador och sår som klassificeras som mycetom .

Andra arter är viktiga inom industrin vid tillverkning av enzympreparat. Till exempel är sprit som japansk sake att föredra att göras med ris eller andra stärkelsehaltiga ingredienser (som kassava ), istället för druvor eller mältat korn. Typiska mikroorganismer som används vid framställning av alkohol, såsom jästsvampar av släktet Saccharomycetes , kan inte jäsa stärkelse. Därför används kojiformar (som Aspergillus oryzae ) för att bryta ner stärkelse till enklare sockerarter . Aspergillus oryzae , Aspergillus sojae , Aspergillus tamari används för att göra sojasås , samt olika typer av sojapasta  - miso , dwenjan och andra.

I Kina används aspergillus ( Aspergillus acidus ) vid jäsning av shu pu-erh te och i Japan katsuobushi , en halvfabrikat gjord av tonfisk .

Aspergillus-svampar används ofta för att bestämma innehållet av oorganiska katjoner och anjoner. Representanter för släktet Aspergillus är också källor till naturliga ämnen som kan användas vid framställning av läkemedel för behandling av olika mänskliga sjukdomar [5] . Den kanske mest använda är Aspergillus niger som huvudkällan för citronsyra [6] [7] . Denna organism tillhandahåller 99% av världens produktion av citronsyra - mer än 1,4 miljoner ton per år. A. niger används också ofta för att producera sanna (native) och främmande enzymer , inklusive glukosoxidas och hönsäggvitelysozym . Kulturen odlas sällan på ett fast substrat (även om denna praxis fortfarande är vanlig i Japan), oftare odlas den som en djupkultur i en bioreaktor . Med denna metod kan du noggrant kontrollera viktiga parametrar och uppnå maximal produktivitet. Denna process underlättar också avsevärt separationen av målkemikalien eller enzymet från odlingsmediet och är därför mycket mer kostnadseffektiv.

Forskning

A. nidulans har använts som testorganism i många år. Den italienske genetikern och mikrobiologen Guido Pontecorvo använde svampen för att demonstrera den parasexuella processen hos svampar. A. nidulans var nyligen en av de första organismerna som ficksitt genom sekvenserat av institutets forskareBrad Sedan 2008 har genomen från ytterligare sju medlemmar av Aspergillus -släktet sekvenserats : kommersiellt använda A. niger (två stammar), A. oryzae och A. terreus , A. fischerianus ( Neosartorya fischeri ), A. flavus och A. fumigatus (två stammar) [8] . A. fischerianus är nästan aldrig patogen, men är nära besläktad med den vanligt förekommande patogenen A. fumigatus ; den har delvis sekvenserats för att bättre förstå patogenicitetsmekanismerna för A. fumigatus [9] .

Sexuell reproduktion

Av de 250 Aspergillus-arterna har cirka 64% inte ett känt sexuellt stadium [10] . Det blir dock allt tydligare att många av dessa arter sannolikt har ett ännu oidentifierat sexuellt stadium [10] . Sexuell reproduktion hos svampar sker på två fundamentalt olika sätt. Dessa är utkorsning (korsning) i heterohallomiska svampar, under vilken två olika individer byter kärnor, och självbefruktning i homotallomiska svampar, där båda kärnorna kommer från samma individ. Under senare år har sexuella cykler upptäckts hos ett stort antal arter som tidigare ansågs asexuella. Dessa upptäckter återspeglar fokus för aktuell empirisk forskning om arter som är specifikt relaterade till människor. Några arter för vilka sexuell reproduktion nyligen har bekräftats beskrivs nedan.

Dessa resultat av studier av Aspergillus-arter överensstämmer med data som samlats i studien av andra eukaryota arter och indikerar den sannolika förekomsten av sexuellt beteende hos en gemensam förfader till alla eukaryoter [15] [16] [17] . A. nidulans  är en homohallomisk svamp som kan självbefruktas. Självbefruktning innebär aktivering av samma sexuella reproduktionsvägar som hos utkorsande arter. Detta betyder inte att självbefruktning går igenom de nödvändiga stadierna som är karakteristiska för utkorsning, utan att det istället krävs aktivering av dessa mekanismer inom en enda representant för arten. [18] Den stora majoriteten av Aspergillus-arter som uppvisar sexuella cykler är homohallomösa (självfertila) till sin natur [19] . Denna observation tyder på att Aspergillus-arter i allmänhet kan upprätthålla sexuell reproduktion, även om nivån av genetisk mångfald hos avkomman är låg som en konsekvens av homotalmisk självbefruktning. A. fumigatus  är en homohallomisk (outcrossing) svamp som förekommer i områden som varierar mycket i klimat och miljöförhållanden. Denna art uppvisar också en låg grad av variation både inom geografiska regioner och på planetarisk skala [20] , vilket återigen antyder att sexuell reproduktion - i detta fall reproduktion genom utkorsning - kan bestå även med en låg grad av genetisk variabilitet.

Genomics

Den samtidiga publiceringen av tre manuskript om Aspergillus-genomet i naturen i december 2005 gjorde detta släkte till det ledande ämnet för jämförande genomikforskning bland filamentösa svampar. Liksom de flesta genomiska projekt har dessa ansträngningar genomförts av stora sekvenseringscentra i samarbete med relevanta forskargrupper. Till exempel har Institutet för genomforskning TIGR) med A. fumigatus -gemenskapen A. nidulans sekvenserades vid Eli och Edith Brad Institute oryzae sekvenserades i Japan vid National Institute of Advanced Industry and Technology Joint Genome Institute Energy har publicerat sekvenserade data om genomet av en A. niger -stam som används för att producera citronsyra. TIGR, nu omdöpt till Venter Institute för närvarande A. flavus Genome Project [ 21 ] Storleken på sekvenserade genom från olika aspergillus-arter sträcker sig från 29,3 Mb i A. fumigatus och 37,1 Mb i A. oryzae , medan antalet förutsagda gener varierar från ~9926 i A. fumigatus till ~12,071 i A. oryzae . Genomstorleken för den enzymproducerande A. niger -stammen är medelstor och är 33,9 Mb [1] .

Patogener

Vissa arter av aspergillus orsakar allvarliga sjukdomar hos människor och djur. De vanligaste patogena arterna är A. fumigatus och A. flavus , som producerar aflatoxiner , som är både toxiner och hepatokarcinogener . De kan förorena mat som nötter, frön och spannmål. Vanliga orsaker till olika sjukdomar är fumigatus och Aspergillus clavatus arter Andra arter är viktiga som växtpatogener. Medlemmar av släktet Aspergillus orsakar sjukdom i många spannmål, särskilt majs ; vissa syntetiserar mykotoxiner , inklusive aflatoxin.

Aspergillos

Aspergillos  är en grupp sjukdomar som orsakas av svampar av släktet Aspergillus. Den vanligaste subtypen av sinusinfektioner i samband med aspergillos orsakas av A. fumigatus [22] . Symtom inkluderar feber, hosta, bröstsmärtor eller andnöd (andnöd), som också uppstår med många andra tillstånd och kan göra diagnosen svår. Vanligtvis är endast patienter med ett redan försvagat immunförsvar eller de som lider av andra smärtsamma lungtillstånd mottagliga. De huvudsakliga formerna av sjukdomen hos människor är [23] [24] :

Oftast kommer svampen in genom andningsvägarna och munnen och kan påverka både andningssystemet och det centrala nervsystemet , matsmältningskanalen , huden, känselorganen och reproduktionssystemet. Aspergillus meningit eller encefalit slutar i de flesta fall med döden. Det finns också svampinfektioner i mjälte , njurar och ben med aspergillus, men för det mesta orsakas de av en sekundär infektion . Respiratorisk aspergillos diagnostiseras ofta hos fåglar, och vissa arter av Aspergillus är kända för att infektera insekter [4] .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 3 Geiser DM Sexuella strukturer i Aspergillus: morfologi, betydelse och genomik.  (engelska)  // Medicinsk mykologi. - 2009. - Vol. 47 Suppl 1. - S. 21-26. doi : 10.1080 / 13693780802139859 . — PMID 18608901 .
  2. ↑ lenta.ru - Formar kunde ha sex Arkivkopia daterad 11 december 2008 på  Wayback Machine
  3. ↑ Bennett JW En översikt av släktet Aspergillus // Aspergillus  : Molecular Biology and Genomics . – Caister Academic Press, 2010. - ISBN 978-1-904455-53-0 .
  4. ↑ 1 2 Thom C, Church M. The Aspergilli. Baltimore: The Williams & Wilkins Company, 1926.
  5. ↑ Bibliografiska data: US6069146 (A) - 2000-05-30 . E.P.O. — Patent för Halimide . Hämtad: 27 juli 2014.
  6. ↑ Mångsidig mögel ("Science and Life", 2009, nr 10) . Hämtad 23 oktober 2009. Arkiverad från originalet 6 november 2009.
  7. ↑ Aspergillus niger kultur - citronsyraproducent Arkiverad 5 mars 2011.
  8. ↑ Wortman JR , Gilsenan JM , Joardar V. , Deegan J. , Clutterbuck J. , Andersen MR , Archer D. , Bencina M. , Braus G. , Coutinho P. , von Döhren H. , Doonan J. , Driessen AJ , Durek P. , Espeso E. , Fekete E. , Flipphi M. , Estrada CG , Geysens S. , Goldman G. , de Groot PW , Hansen K. , Harris SD , Heinekamp T. , Helmstaedt K. , Henrissat B. . , Hofmann G. , Homan T. , Horio T. , Horiuchi H. , James S. , Jones M. , Karaffa L. , Karányi Z. , Kato M. , Keller N. , Kelly DE , Kiel JA , Kim JM. , van der Klei IJ , Klis FM , Kovalchuk A. , Krasevec N. , Kubicek CP , Liu B. , Maccabe A. , Meyer V. , Mirabito P. , Miskei M. , Mos M. , Mullins J. , Nelson DR. , Nielsen J. , Oakley BR , Osmani SA , Pakula T. , Paszewski A. , Paulsen I. , Pilsyk S. , Pócsi I. , Punt PJ , Ram AF , Ren Q. , Robellet X. , Robson G. , Seiboth B. , van Solingen P. , Specht T. , Sun J. , Taheri-Talesh N. , Takeshita N. , Ussery D. , vanKuyk PA , Visser H. , van de Vondervoort PJ , de Vries RP , Walton J. , Xiang X. , Xi ong Y. , Zeng AP , Brandt BW , Cornell MJ , van den Hondel CA , Visser J. , Oliver SG , Turner G. 2008 års uppdatering av Aspergillus nidulans genomannotering: en gemenskapsansträngning.  (engelska)  // Svampgenetik och biologi : FG & B. - 2009. - Vol. 46 Suppl 1. - S. 2-13. - doi : 10.1016/j.fgb.2008.12.003 . — PMID 19146970 .
  9. ↑ Beskrivningar - Aspergillus Comparative . Breda Institutet . Datum för åtkomst: 15 oktober 2009. Arkiverad från originalet den 22 november 2009.
  10. ↑ 1 2 Dyer PS , O'Gorman CM En sexuell revolution för svamp: Aspergillus och Penicillium visar vägen.  (engelska)  // Aktuell åsikt inom mikrobiologi. - 2011. - Vol. 14, nr. 6 . - s. 649-654. - doi : 10.1016/j.mib.2011.10.001 . — PMID 22032932 .
  11. ↑ O'Gorman CM , Fuller H. , Dyer PS Upptäckt av en sexuell cykel i den opportunistiska svamppatogenen Aspergillus fumigatus.  (engelska)  // Nature. - 2009. - Vol. 457, nr. 7228 . - s. 471-474. - doi : 10.1038/nature07528 . — PMID 19043401 .
  12. ↑ Horn BW, Moore GG, Carbone I. Sexuell reproduktion i Aspergillus flavus   // Mycology . — Taylor & Francis , 2009. — Vol. 101 , nr. 3 . - s. 423-429 . - doi : 10.3852/09-011 . — PMID 19537215 .
  13. ↑ Swilaiman SS, O'Gorman CM, Balajee SA, Dyer PS Upptäckt av en sexuell cykel i Aspergillus lentulus, en nära släkting till A. fumigatus  //  Eukaryotic Cell: journal. - 2013. - Juli ( vol. 12 , nr 7 ). - P. 962-969 . - doi : 10.1128/EC.00040-13 . — PMID 23650087 .
  14. ↑ Arabatzis M., Velegraki A. Sexuell reproduktion i den opportunistiska mänskliga patogenen Aspergillus terreus  (engelska)  // Mycology  : journal. — Taylor & Francis , 2013. — Vol. 105 , nr. 1 . - S. 71-9 . - doi : 10.3852/11-426 . — PMID 23074177 .
  15. ↑ Malik SB, Pightling AW, Stefaniak LM, Schurko AM, Logsdon JM En utökad inventering av konserverade meiotiska gener ger bevis för sex i Trichomonas vaginalis  // PLOS One  : journal  . - Public Library of Science , 2008. - Vol. 3 , nr. 8 . —P.e2879 . _ - doi : 10.1371/journal.pone.0002879 . — PMID 18663385 .
  16. ↑ Bernstein H. och Bernstein C. (2013). "Evolutionärt ursprung och adaptiv funktion av meios." I "Meiosis", Bernstein C. och Bernstein H. (redaktörer). ISBN 978-953-511-197-9 , InTech, http://www.intechopen.com/books/meiosis/evolutionary-origin-and-adaptive-function-of-meiosis Arkiverad 9 februari 2014 på Wayback Machine
  17. ↑ Heitman J., Sun S., James TY Evolution of fungal sexuell reproduktion   // Mycology . — Taylor & Francis , 2013. — Vol. 105 , nr. 1 . - S. 1-27 . - doi : 10.3852/12-253 . — PMID 23099518 .
  18. ↑ Paoletti M., Seymour FA, Alcocer MJ, Kaur N., Calvo AM, Archer DB, Dyer PS Parningstyp och den genetiska grunden för självfertilitet i modellsvampen Aspergillus nidulans   // Curr . Biol. : journal. - 2007. - Augusti ( vol. 17 , nr 16 ). - P. 1384-1389 . - doi : 10.1016/j.cub.2007.07.012 . — PMID 17669651 .
  19. ↑ Dyer PS, O'Gorman CM Sexuell utveckling och kryptisk sexualitet hos svampar: insikter från Aspergillus-arter  //  FEMS Microbiol. Varv. : journal. - 2012. - Januari ( vol. 36 , nr 1 ). - S. 165-192 . - doi : 10.1111/j.1574-6976.2011.00308.x . — PMID 22091779 .
  20. ↑ Rydholm C., Szakacs G., Lutzoni F. Låg genetisk variation och ingen detekterbar populationsstruktur i aspergillus fumigatus jämfört med närbesläktade Neosartorya-arter  //  Eukaryotic Cell : journal. - 2006. - April ( vol. 5 , nr 4 ). - s. 650-657 . - doi : 10.1128/EC.5.4.650-657.2006 . — PMID 16607012 .
  21. ↑ Machida, M; Gomi, K (redaktörer). Aspergillus : Molecular Biology and Genomics  (engelska) . – Caister Academic Press, 2010. - ISBN 978-1-904455-53-0 .
  22. ↑ Bozkurt MK, Ozcelik T, Saydam L, Kutluay L. [Ett fall av isolerad aspergillos i sinus maxillary]. Kulak Burun Bogaz Ihtis Derg. 2008; 18(1): 53-5.
  23. ↑ Aspergillos . Datum för åtkomst: 24 juli 2014. Arkiverad från originalet 23 februari 2014.
  24. ↑ Wilson WR et al. Current Diagnosis & Treatment in Infectious Diseases 1:a upplagan. — McGraw-Hill/Appleton & Lange, 2001.
  25. ↑ Mikhadarova S. A. Sick Building Syndrome - vad är det? (inte tillgänglig länk) . Centrum för hygien och epidemiologi i republiken Mari El (20 mars 2013). Hämtad 27 juli 2014. Arkiverad från originalet 8 augusti 2014. 

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
Taxonomi