Cladosporium sphaerospermum
Úvod
Cladosporium Sphaerospermum je kosmopolitní saprobic houba, která obývá nejrůznější prostředí. Převážně ve vzduchu, Nachází se ve vnitřním a venkovním vzduchu a vzorkuje se nejen z obydlí a rostlin, ale také z lidí . Jako halotolerantní mikroorganismus se C. sphaerospermum daří v oblastech s vysokou slaností. Může se také množit v oblastech střední a nízké slanosti . Fylogenetická analýza RNA naznačuje, že C. sphaerospermum je komplexní druh houby zahrnující řadu různých kmenů. Nedávné studie ukazují, že C. sphaerospermum, infekční a alergické antropologických houba , může přežít a daří se jim v oblastech s vysokou radioaktivitou, a může snížit úroveň radiace . Kromě toho mohou být průmyslové emise mimo plyn, jmenovitě aromatické uhlovodíky, ketony a některé organické kyseliny, také degradovány C. sphaerospermum, což činí houbu potenciálním modelem pro studium přirozených biofiltračních mechanismů. Kromě toho, C. sphaerospermum může případně stát náhrada za chemická hnojiva vzhledem k jeho schopnosti produkovat gibereliny , rostlinné růstové hormony, které jsou nezbytné pro růst a vývoj rostlin .
struktura genomu
ačkoli byla objevena řada kmenů C.sphaerospermum, byl sekvenován pouze jeden. C. sphaerospermum UM843 byl izolován z lidské krevní kultury a genom byl sekvenován v roce 2012. Je v blízkosti 31,92 Mb . Genom se skládá z celkem 10,020 geny, s přibližně 94% kódování proteinů déle než 100 aminokyselin. Frekvence exonů v navrhovaném modelu byla 2,26 exonů na gen. Mezi geny detekovány v gnome byly genů spojených s lidskými alergeny, geny pro asenolase, aldehyd dehydrogenázy, a manitol-dehydrogenázy. Některé geny v genomu C. sphaerospermum jsou spojeny s rezistencí na antimykotika flukonazol, chinidin, a fluorcytosinu. Genom také zahrnuje sekvence kódující klíčové enzymy v cestě biosyntézy melaninu .
Buněčné struktury
silnostěnné mrskat buňky této houby tvoří dikaryon, ve kterém, po cytoplazmatická fúze dvou buněk (plasmogamy), dvě jádra žít ve společné domácnosti bez fúze. Dikaryotic buňky jsou nejčastější pro ascogenous hyfy a ascocarp houby vykreslování zbytku mycelia monokaryotic. Spory C. sphaerospermum mají různé tvary a jsou uvolňovány apikálním pórem . Pod zvětšením, houba se objeví tvořit strom-jako struktury, které se převážně sestaven větvení řetězce tmavé kulaté konidie. Ačkoli konidie mají průměr 3-4, 5 µm a jsou často jednobuněčné, často vytvářejí řetězce pučením, přičemž nejmladší buňka zůstává na špičce řetězce . Starší konidie mohou být podlouhlé nebo štítovité a dosahují délky 15 µm. Po pučení, C. sphaerospermum conidia často podstupují septaci a v důsledku toho mohou mít četné zúžení jizev. Při 30°C tvoří Cladosporium sphaerospermum 1.0 cm v průměru práškové tmavě šedé/zelené barevné kolonie, které vypadají jako kopule .
Metabolické procesy
Jako saccharaomycetae, C. sphaerospermum použití různých metabolických enzymů přeměnit glukózu, sacharózu a škrob na oxid uhličitý a alkohol . Některé kmeny C. sphaerospermum však používají různé typy metabolických adaptací, aby vydržely extrémní prostředí. Halotolerant C. sphaerospermum například zvyšuje aktivitu extracelulární invertázy při pěstování v prostředí s vysokou slaností . Dalšími enzymy, které zvyšují aktivitu v takových prostředích, jsou fruktóza 1,6-difosfát aldoláza, isocitrát lyáza a cytosolická malátdehydrogenáza. Adaptivní reakce C. sphaerospermum se rozšiřuje na jeho schopnost růst na toluenu jako jediném zdroji uhlíku a energie . Ve skutečnosti, C. sphaerospermum je první eukaryotní organismus, který bylo hlášeno catabolize toluenu jako jediný zdroj uhlíku a energie. C.sphaerospermum je také producentem sekundárních metabolitů. Mezi ně patří citrinin, chinolaktacin A1 a A2, oxylipiny a melanin . Je velmi pravděpodobné, že v důsledku produkce citrininu, což je mykotoxin, některé kmeny C. sphaerospermum jsou považovány za rostlinné patogeny, protože citrininu způsobuje poškození chromozomů, modifikace aminokyselin, inhibice klíčení semen, a polyploidie u rostlin . Chinolaktaciny jsou známé inhibitory faktoru nekrózy nádorů . Funkce chinolaktacinů v C. sphaerospermum však není jasná. Oxylipiny nebo oxidované mastné kyseliny zahrnují prostaglandiny, které jsou nezbytné pro komunikaci a životaschopnost houbových buněk .
metabolismus melaninu.
Melanin je jedním ze sekundárních metabolitů produkovaných C. sphaerospermum. Poskytuje ochranu před ultrafialovým světlem a oxidačními činidly a usnadňuje proliferaci hub v oblastech s vysokou úrovní záření . Je však nepravděpodobné, že melanin je metabolizován C. sphaerospermum— výhradně pro ochranu, jako některé mikroorganismy mohou přežít vystavení vysokému záření bez ohledu na to, melanization. Mechanismy syntézy melaninu v C. sphaerospermum jsou chemicky rozmanité a dosud nejsou dobře pochopeny. Existují však důkazy, že tato houba produkuje melanin z endogenního substrátu prostřednictvím meziproduktu 1,8-dihydroxynaftalenu (DHN). Nedávné mikroskopické studie ukazují, že granulovaný melanin je lokalizován do buněčné stěny, kde se podílí na zesítění s polysacharidy. Je pravděpodobné, že vnitřní váčky podobné savců melanozomy jsou stránky syntézy melaninu v C. sphaerospermum. Melanin je transportován do buněčné stěny těmito vezikuly .
použití ionizujícího záření.
Ve světle nedávných nehod na jaderných elektrárnách, zejména na jaderné elektrárně Černobyl v roce 1986 bylo zjištěno, že C. sphaerospermum může vydržet vysoké úrovně radiace a použít ji ve svůj prospěch. Produkce melaninu houbou souvisí s její schopností kolonizovat oblasti s vysokou radioaktivní kontaminací . Navíc, v přítomnosti záření, C. sphaerospermum může prospívat na vysokých živných médiích i na minimálních výživových médiích. Studie provedené se vzorky z Černobylu naznačují, že změna elektronických vlastností melaninu indukuje proliferaci hub . Po vystavení záření se změní elektronická struktura melaninu. Rovněž prokázali, že schopnost melaninu přenášet elektrony v oxidační/redukční reakci NADH se zvýšila 4krát . Stabilní volné radikály v melaninu mohou interagovat s vysokoenergetickými elektrony, které mohou poškodit houbovou DNA. Interakce s volnými radikály vytvořené záření gama s stabilní radikály v melanin chrání DNA před poškozením záření, protože volné radikály jsou zakázány od vstupu do buňky, protože melatonin je lokalizován na buněčné stěny a extracelulární prostor . Navíc, melanised houbové buňky, které byly vystaveny záření úrovně 500 krát vyšší než úroveň pozadí rostl podstatně rychleji než nonmelanised houba nebo buňky, které obdržel radiace. Další studie o účincích záření na C. sphaerospermum vykazují směrový růst houby směrem ke zdroji záření . Je tedy možné, že C. sphaerospermum, usnadněný melaninem, může zachytit ionizující záření a použít ho pro metabolickou energii .
degradace těkavých organických sloučenin.
těkavé organické sloučeniny (VOC) degradované melanizovanými houbami zahrnují aromatické uhlovodíky, ketony a organické kyseliny. Bylo zjištěno, že C. sphaerospermum může používat svůj metabolický aparát k degradaci devíti různých VOC . Například toluen, který je toxický pro centrální nervový systém u lidí a zvířat, může být degradován houbou a použit jako jediný zdroj uhlíku a energie. V této houbě je methylová skupina toluenu zpočátku napadena za vzniku benzoátu hydroxylací. Použitím NADPH a O2 k oxidaci toluenu, glycerolu, EDTA, DTT a PMSF, toluen monooxygenázy katalázy asimilace toluenu houbou. Další hydroxylace benzoátu na 4-hydrozybenzoát vede k tvorbě protocatechuátu jako substrátu pro štěpení kruhu . Benzenu, ethylbenzenu, styrenu, methyl ethyl keton, methyl isobutyl keton, methyl propyl keton, spolu s n-butyl-acetát a ethyl 3-ethoxypropionate může být použit C. sphaerospermum jako jediný zdroj uhlíku a energie .
výroba Giberelinů.
Jeden z kmenů C. sphaerospermum může potenciálně stát náhrada za chemická hnojiva vzhledem k jeho schopnosti produkovat gibereliny, rostlinné růstové hormony, které jsou nezbytné pro růst a vývoj rostlin . Bylo prokázáno, že nově identifikováno na základě 18s rDNA sekvence MH-6 kmene C. sphaerospermum je endofytickými houba, která produkuje devět různých gibereliny vyvolávající osoby odpovědné za maximální střílet prodloužení v rostlinách. Mechanismus, kterým jsou gibbereliny produkovány touto houbou, musí být ještě objasněn. Nicméně, Hamayun et všichni určili, že biosyntéza giberelinů v C. sphaerospermum je podobná dráze F. fujicori, známý producent giberelinů .
ekologie
C. sphaerospermum je komplexní druh, který může růst v extrémních a polárních prostředích. Tato psychrotolerantní, UV odolná a halotolerantní houba může přežít v Antarktidě. Může také přežít při 25-30°C v oblastech, kde byly některé kmeny izolovány v prostředí s nízkou slaností . Saprobe, C. sphaerospermum také žije v symbiotických vztazích s živými rostlinami. Některé kmeny c.sphaerospermum jsou schopni přijmout a prospívat v oblastech vystavených vysokým úrovním ionizujícího záření .
patologie
C. sphaerospermum je jednou z nejčastěji izolovaných vzdušných kontaminantů. Některé kmeny houby nejsou patogenní pro člověka a zvíře; jsou však škodlivé pro rostliny. Některé druhy mohou u lidí způsobit mozkové a kožní faehyphomykózy, sinusitidu a peritonitidu . V roce 2003 byl hlášen případ ženy, u které se vyvinula intrabronchiální léze v důsledku C. sphaerospermum . U zvířat jsou kůže a plíce nejvíce postiženy houbovými orgány. Například vystavené houbovým myším vykazovaly systémové a subkutánní infekce a dokonce i smrt u imunokompromitovaných myší . C. sphaerospermum může také způsobit nevyzpytatelné chování u červených chňapků po infekci močového měchýře a ledvin . Eledone cirrhosa, menší chobotnice, také není imunní vůči infekci touto houbou .
Budoucí výzkumné cesty
- Od quinolactacin Al a quinolactacin A2 izolován od Pinicillium citrinum může inhibici acetylcholinesterázy činnost, která je spojena s senilní demence u pacientů s Alzheimerovou chorobou (24), je možné, že quinolactacin Al a quinolactacin A2 izolované z C. sphaerospermum také může být použit ve studiích s pacienty s Alzheimerovou chorobou. C. kmeny sphaerospermum, které produkují chinolaktacin Al a chinolaktacin A2, by mohly být v radioaktivním prostředí, aby vyvolaly proliferaci houby, aby se dosáhlo vysokého výtěžku metabolitů. Určení, jaké účinky by tyto metabolity měly na savčí buňky, by mohlo být cestou pro další hledání léčby Alzheimerovy choroby.
- Prostaglandin E2 (PGE2), hormonálně podobná sloučenina, je spojen s fungováním hladkého svalstva a imunitní odpovědí u lidí (25). Protože C. sphaerospermum může produkovat oxylipiny, některé z jeho kmenů cloud syntetizují PGE2. To by mohlo vysvětlit, proč někteří jedinci mají alergickou reakci na houby. Schopnost houby produkovat PGE2 je ještě třeba určit.
- produkce giberelinů C. sphaerospermum ji činí jako potenciální hnojivo. Není však známo, zda takové použití může u savců vyvolat nežádoucí nebo příznivou reakci.
- vzhledem ke schopnosti C. sphaerospermum růst a zachytit ionizující záření spolu s metabolismem těkavých organických sloučenin by tato houba mohla být použita jako univerzální bioradioremediátor.
editoval, student Jennifer Talbot pro BI 311 General Microbiology, 2014, Bostonská univerzita.
