Aspergillus -Aspergillus
| Aspergillus | |
|---|---|
|
|
| Conidial leder af Aspergillus niger | |
Videnskabelig klassificering 
|
|
| Kongerige: | Svampe |
| Division: | Ascomycota |
| Klasse: | Eurotiomycetes |
| Bestille: | Eurotiales |
| Familie: | Trichocomaceae |
| Slægt: |
Aspergillus Micheli (1729) |
| Arter | |
Aspergillus ( / ˌ æ s s ər dʒ ɪ l ə s / ) er en slægt , der består af et par hundrede mug arter findes i forskellige klimaer over hele verden.
Aspergillus blev første gang katalogiseret i 1729 af den italienske præst og biolog Pier Antonio Micheli . Ved at se svampene under et mikroskop blev Micheli mindet om formen af en aspergillum (hellig vandsprinkler ), fra latinsk spargere (til at drysse), og navngav slægten i overensstemmelse hermed. Aspergillum er en aseksuel spordannende struktur, der er fælles for alle Aspergillus- arter; omkring en tredjedel af arterne er også kendt for at have et seksuelt stadium. Mens nogle arter af Aspergillus vides at forårsage svampeinfektioner, er andre af kommerciel betydning.
Taksonomi
Arter
Aspergillus består af 837 svampearter.
Vækst og distribution
Aspergillus er defineret som en gruppe af conidial svampe - det vil sige svampe i aseksuel tilstand. Nogle af dem vides dog at have en teleomorph (seksuel tilstand) i Ascomycota . Med DNA -beviser er alle medlemmer af slægten Aspergillus medlemmer af phylum Ascomycota .
Medlemmer af slægten besidder evnen til at vokse, hvor der findes et højt osmotisk tryk (høj koncentration af sukker, salt osv.). Aspergillus- arter er meget aerobe og findes i næsten alle iltrige miljøer, hvor de normalt vokser som forme på overfladen af et substrat som følge af den høje iltspænding. Almindeligvis vokser svampe på carbonrige substrater som monosaccharider (såsom glucose ) og polysaccharider (såsom amylose ). Aspergillus -arter er almindelige kontaminanter af stivelsesholdige fødevarer (såsom brød og kartofler) og vokser i eller på mange planter og træer.
Ud over vækst på kulstofkilder demonstrerer mange Aspergillus- arter oligotrofi, hvor de er i stand til at vokse i næringsforarmede miljøer eller miljøer med en fuldstændig mangel på vigtige næringsstoffer. Aspergillus niger er et godt eksempel på dette; det kan findes vokser på fugtige vægge, som en vigtig bestanddel af meldug .
Flere arter af Aspergillus , herunder A. niger og A. fumigatus , vil let kolonisere bygninger og favorisere varme og fugtige eller fugtige områder såsom badeværelser og omkring vinduesrammer .
Aspergillus findes i millioner i puder.
Kommerciel betydning
_-Osterloh-_-Brendel_10f-.jpg)
Arter af Aspergillus er vigtige medicinsk og kommercielt. Nogle arter kan forårsage infektion hos mennesker og andre dyr. Nogle infektioner fundet hos dyr er blevet undersøgt i årevis, mens andre arter, der findes hos dyr, er blevet beskrevet som nye og specifikke for den undersøgte sygdom, og andre har været kendt som navne, der allerede er i brug for organismer som saprofytter . Mere end 60 Aspergillus -arter er medicinsk relevante patogener. For mennesker findes en række sygdomme, såsom infektion i det ydre øre, hudlæsioner og sår klassificeret som mycetomer .
Andre arter er vigtige i kommercielle mikrobielle gæringer. For eksempel fremstilles alkoholholdige drikkevarer som japansk sake ofte af ris eller andre stivelsesholdige ingredienser (som maniok ) frem for druer eller maltet byg. Typiske mikroorganismer, der bruges til fremstilling af alkohol, såsom gær af slægten Saccharomyces , kan ikke fermentere disse stivelser. Derfor bruges koji -skimmel som Aspergillus oryzae til først at nedbryde stivelsen til enklere sukkerarter.
Medlemmer af slægten er også kilder til naturlige produkter, der kan bruges til udvikling af medicin til behandling af menneskelig sygdom. Aspergillus spp. vides at producere anthraquinon, som har kommerciel betydning på grund af dets antibakterielle og
svampedræbende egenskaber.
Måske er den største anvendelse af Aspergillus niger den vigtigste kilde til citronsyre ; denne organisme tegner sig for over 99% af den globale citronsyreproduktion eller mere end 1,4 millioner tons (> 1,5 millioner amerikanske tons) om året. A. niger bruges også almindeligt til produktion af native og fremmede enzymer , herunder glucoseoxidase , lysozym og lactase . I disse tilfælde dyrkes kulturen sjældent på et fast underlag, selvom dette stadig er almindelig praksis i Japan, men dyrkes oftere som en nedsænket kultur i en bioreaktor . På denne måde kan de vigtigste parametre kontrolleres strengt, og maksimal produktivitet kan opnås. Denne proces gør det også meget lettere at adskille kemikaliet eller enzymet af betydning fra mediet og er derfor langt mere omkostningseffektivt.
Forskning
A. nidulans ( Emericella nidulans ) har været brugt som forskningsorganisme i mange år og blev brugt af Guido Pontecorvo til at demonstrere parasexualitet i svampe. For nylig var A. nidulans en af de banebrydende organismer, der fik sit genom sekventeret af forskere ved Broad Institute . Fra 2008 har yderligere syv Aspergillus -arter fået deres genomer sekventeret: den industrielt nyttige A. niger (to stammer), A. oryzae og A. terreus og patogenerne A. clavatus , A. fischerianus ( Neosartorya fischeri ), A. flavus og A. fumigatus (to stammer). A. fischerianus er næsten aldrig patogen, men er meget nært beslægtet med det almindelige patogen A. fumigatus ; den blev delvis sekventeret for bedre at forstå A. fumigatus patogenicitet.
Seksuel reproduktion
Af de 250 aspergilli -arter har omkring 64% ingen kendt seksuel tilstand. Imidlertid har mange af disse arter sandsynligvis et endnu uidentificeret seksuelt stadium. Seksuel reproduktion sker på to fundamentalt forskellige måder i svampe. Disse er udkrydsning (i heterothalliske svampe), hvor to forskellige individer bidrager med kerner, og selvbefrugtning eller selfing (i homothalliske svampe), hvor begge kerner stammer fra det samme individ. I de senere år er seksuelle cyklusser blevet opdaget hos mange arter, der tidligere var antaget at være aseksuelle. Disse opdagelser afspejler det seneste eksperimentelle fokus på arter af særlig relevans for mennesker.
A. fumigatus er den mest almindelige art, der forårsager sygdom hos immundefekt mennesker. I 2009 viste det sig, at A. fumigatus havde en heterothallisk, fuldt funktionel seksuel cyklus. Isolater af komplementære parringstyper er påkrævet for at sex kan forekomme.
A. flavus er den største producent af kræftfremkaldende aflatoksiner i afgrøder verden over. Det er også et opportunistisk menneske og dyr patogen , der forårsager aspergillose hos immunkompromitterede personer. I 2009 fandt man en seksuel tilstand af denne heterothalliske svamp, da stammer af modsatte parringstyper blev dyrket sammen under passende forhold.
A. lentulus er et opportunistisk menneskeligt patogen, der forårsager invasiv aspergillose med høje dødeligheder . I 2013 viste A. lentulus sig at have et heterotallisk funktionelt seksuelt avlssystem.
A. terreus bruges almindeligvis i industrien til at producere vigtige organiske syrer og enzymer og var den oprindelige kilde til det kolesterolsænkende lægemiddel lovastatin . I 2013 viste det sig, at A. terreus var i stand til seksuel reproduktion, når stammer af modsatte parringstyper blev krydset under passende kulturbetingelser.
Disse fund med Aspergillus -arter er i overensstemmelse med akkumulerende beviser fra undersøgelser af andre eukaryote arter, at køn sandsynligvis var til stede i den fælles forfader til alle eukaryoter .
A. nidulans , en homothallisk svamp, er i stand til selvbefrugtning. Selfing indebærer aktivering af de samme parringsveje, der er kendetegnende for køn i udkrydsende arter, dvs. selvbefrugtning omgår ikke de nødvendige veje til at krydse sex, men kræver i stedet aktivering af disse veje inden for et enkelt individ.
Blandt de Aspergillus- arter, der udviser en seksuel cyklus, er det overvældende flertal i naturen homothallisk (selvbefrugtende). Denne observation tyder på, at Aspergillus- arter generelt kan opretholde køn, selvom ringe genetisk variabilitet frembringes ved homothallisk selvbefrugtning. A. fumigatus , en heterothallisk (udkrydsende) svamp, der forekommer i områder med vidt forskellige klimaer og miljøer, viser også ringe genetisk variation enten inden for geografiske områder eller på global skala, hvilket igen tyder på, at sex, i dette tilfælde krydsende sex, kan opretholdes selv når der produceres lidt genetisk variation.
Genomik
Den samtidige offentliggørelse af tre Aspergillus genommanuskripter i Nature i december 2005 etablerede slægten som den førende filamentøse svampeslægt til sammenlignende genomiske undersøgelser. Ligesom de fleste større genomprojekter var disse bestræbelser samarbejde mellem et stort sekventeringscenter og det respektive forskersamfund. F.eks. Arbejdede Institute for Genome Research (TIGR) med A. fumigatus -samfundet. A. nidulans blev sekventeret på Broad Institute. A. oryzae blev sekvenseret i Japan på National Institute of Advanced Industrial Science and Technology . Joint Genome Institute of the Department of Energy har frigivet sekvensdata for en citronsyreproducerende stamme af A. niger . TIGR, nu omdøbt til J. Craig Venter Institute , står i øjeblikket i spidsen for et projekt om A. flavus -genomet.
Aspergillus er kendetegnet ved høje niveauer af genetisk mangfoldighed og ved hjælp af protostomdivergens som en skala er den lige så forskelligartet som Vertebrates phylum, selvom både inter- og intra-specifik genomstruktur er relativt plastisk. Genomerne for nogle Aspergillus -arter, såsom A. flavus og A. oryzae , er mere rige og omkring 20% større end andre, såsom A. nidulans og A. fumigatus . Flere mekanismer kunne forklare denne forskel, selvom kombinationen af segmentel duplikation, genomduplikation og horisontal genoverførsel, der virker stykkevis, understøttes godt.
Genomstørrelser for sekventerede arter af Aspergillus spænder fra ca. 29,3 Mb for A. fumigatus til 37,1 Mb for A. oryzae , mens antallet af forudsagte gener varierer fra ca. 9926 for A. fumigatus til ca. 12.071 for A. oryzae . Genomstørrelsen af en enzymproducerende stamme af A. niger er af mellemstørrelse ved 33,9 Mb.
Bakterier
Nogle Aspergillus -arter forårsager alvorlig sygdom hos mennesker og dyr. De mest almindelige patogene arter er A. fumigatus og A. flavus , der producerer aflatoksin, der både er et toksin og et kræftfremkaldende stof, og som kan forurene fødevarer som nødder. De mest almindelige arter, der forårsager allergisk sygdom, er A. fumigatus og A. clavatus . Andre arter er vigtige som landbrugspatogener. Aspergillus spp. forårsage sygdom på mange kornafgrøder, især majs , og nogle varianter syntetiserer mykotoksiner , herunder aflatoxin. Aspergillus kan forårsage nyfødte infektioner .
A. fumigatus (den mest almindelige art) infektioner er primære lungeinfektioner og kan potentielt blive en hurtigt nekrotiserende lungebetændelse med potentiale for spredning. Organismen kan differentieres fra andre almindelige skimmelinfektioner baseret på det faktum, at den antager en skimmelsvampsform både i miljøet og i værten (i modsætning til Candida albicans, som er en dimorf skimmel i miljøet og en gær i kroppen).
Aspergillose
Aspergillose er gruppen af sygdomme forårsaget af Aspergillus . Den mest almindelige art blandt paranasale sinusinfektioner forbundet med aspergillose er A. fumigatus . Symptomerne omfatter feber, hoste, brystsmerter eller åndenød, som også forekommer i mange andre sygdomme, så diagnosen kan være vanskelig. Normalt er det kun patienter med allerede svækket immunsystem eller som lider af andre lungeforhold .
Hos mennesker er de vigtigste former for sygdom:
- Allergisk bronkopulmonal aspergillose, som påvirker patienter med luftvejssygdomme som astma , cystisk fibrose og bihulebetændelse
- Akut invasiv aspergillose, en form, der vokser ind i det omgivende væv, mere almindelig hos personer med svækket immunforsvar , såsom AIDS eller kemoterapi patienter
- Formidlet invasiv aspergillose, en infektion spredt bredt gennem kroppen
- Aspergilloma , en "svampekugle", der kan dannes i hulrum, såsom lungen
Svampeinfektioner fra Aspergillus -sporer er fortsat en teori om sygdom og utidig død af nogle tidlige egyptologer og gravforskere. Gamle sporer, der voksede på resterne af madtilbud og mumier lukket i grave og kamre, kan have været blæst rundt og indåndet af gravemaskinerne, i sidste ende knyttet til forestillingen om faraoernes forbandelse .
Aspergillose af luftpassagerne er også hyppigt rapporteret hos fugle, og visse arter af Aspergillus har været kendt for at inficere insekter.
Se også
Referencer
Yderligere læsning
- Du C, Lin SK, Koutinas A, Wang R, Dorado P, Webb C (november 2008). "En bioraffineringsstrategi for hvede baseret på gæring i fast tilstand til fermentativ produktion af ravsyre". Bioressource teknologi . 99 (17): 8310–5. doi : 10.1016/j.biortech.2008.03.019 . PMID 18434138 .
- Zirbes JM, Milla CE (juni 2008). "Steroidbesparende effekt af omalizumab til allergisk bronchopulmonal aspergillose og cystisk fibrose". Pædiatrisk pulmologi . 43 (6): 607–10. doi : 10.1002/ppul.20804 . PMID 18433040 . S2CID 25806792 .
- Asan A. (10. februar 2015) [2004]. "Aspergillus, Penicillium og beslægtede arter rapporteret fra Tyrkiet" (PDF) . Mycotaxon . 89 (1): 155–7.
- Soltani J (2016). "Sekundær metabolit mangfoldighed af slægten Aspergillus.". Nylige fremskridt Nye og fremtidige udviklinger inden for mikrobiel bioteknologi og bioingeniør: Egenskaber og applikationer for Aspergillus System . s. 275–292.
eksterne links
- FungiDB: En integreret funktionel genomisk database for svampe og oomyceter
- Aspergillus genomressourcer (NIH)
- Aspergillus Comparative Database Comparative genomisk ressource på Broad Institute
- Central Aspergillus datalager
- Svampegenetik Aktiecenter
- Aspergillus/Aspergillosis -webstedet En encyklopædi af Aspergillus for patienter, læger og forskere
- Aspergillus- overvågningsprojekt på et stort tertiært hospital. ( PDF ).
- Aspergillus genomdatabase
- Skimmelsvamp og meldug
