Cladosporium sphaerospermum
Bevezetés
a Cladosporium Sphaerospermum egy kozmopolita szaprobás gomba, amely különféle környezetekben él. Túlnyomórészt levegőben, beltéri és kültéri levegőben található, és nem csak a lakásokból és a növényekből, hanem az emberekből is mintát vesznek . Halotoleráns mikroorganizmusként a C. sphaerospermum magas sótartalmú területeken virágzik. A mérsékelt és alacsony sótartalmú területeken is elterjedhet . Az RNS filogenetikai elemzése azt sugallja, hogy a C. sphaerospermum egy komplex gombafaj, amely számos különböző törzset foglal magában. A legújabb tanulmányok azt mutatják, hogy a C. sphaerospermum , egy fertőző és allergén antropológiai gomba képes túlélni és virágozni a magas radioaktivitású területeken, és csökkentheti a sugárzás szintjét . Ezenkívül az ipari füstgázkibocsátás, nevezetesen az aromás szénhidrogének, a ketonok és egyes szerves savak C-vel is lebonthatók. sphaerospermum, amely a gomba potenciális modelljévé teszi a természetes biofiltrációs mechanizmusok tanulmányozását. Ezenkívül a C. sphaerospermum a vegyi műtrágyák helyettesítőjévé válhat , mivel képes gibberellineket, növényi növekedési hormonokat termelni, amelyek nélkülözhetetlenek a növények növekedéséhez és fejlődéséhez .
Genomszerkezet
bár számos C. sphaerospermum törzset fedeztek fel, csak egyet szekvenáltak. A C. sphaerospermum UM843-at emberi vérkultúrából izolálták, és a genomot 2012-ben szekvenálták. A közelben van 31,92 Mb . A genom összesen 10 020 génből áll, amelyek körülbelül 94% – a 100 aminosavnál hosszabb fehérjéket kódol. Az exon gyakorisága a javasolt modellben 2,26 exon volt génenként . A gnómban kimutatott gének között szerepeltek az emberi allergénekkel kapcsolatos gének, az aszenoláz, az aldehid-dehidrogenáz és a mannit-dehidrogenáz génjei. A C. sphaerospermum genomjában található gének egy része a flukonazol, kinidin és fluorocitozin gombaellenes szerekkel szembeni rezisztenciához kapcsolódik. A genom magában foglalja a melanin bioszintézis útjának kulcsfontosságú enzimjeit kódoló szekvenciákat is .
sejtszerkezet
ennek a gombának a vastag falú flagellate sejtjei dikaryont képeznek, amelyben két sejt citoplazmatikus fúziója (plazmogámia) után a két mag fúzió nélkül él együtt. A dikarióta sejtek a leggyakoribbak az aszkogén hifák és a gomba ascocarpja számára, amely a micélium többi részét monokariótává teszi. A C. sphaerospermum spórái különböző alakúak, apikális póruson keresztül szabadulnak fel . Nagyítás alatt úgy tűnik, hogy a gomba faszerű szerkezeteket képez, amelyeket elsősorban sötét kerek konídiumok elágazó láncai állítanak össze. Bár a konídiumok átmérője 3-4, 5 MHz, és gyakran egysejtűek, gyakran bimbózással alkotnak láncokat, így a legfiatalabb sejt a lánc csúcsán marad. Az idősebb konídiumok hosszúkásak vagy pajzs alakúak lehetnek, és elérhetik a 15 km hosszúságot. Bimbózáskor a C. sphaerospermum conidia gyakran septáción megy keresztül, következésképpen számos szűkítő Hege lehet. 30 C-nél a Cladosporium sphaerospermum formák 1.0 cm átmérőjű porított sötét szürke / zöld színű kolóniák, hogy néz ki, mint a kupolák .
metabolikus folyamatok
saccharaomycetae-ként a C. sphaerospermum különböző metabolikus enzimeket használ a glükóz, a szacharóz és a keményítő szén-dioxiddá és alkohollá történő átalakítására . A C. sphaerospermum törzsek egy része azonban különböző típusú metabolikus adaptációkat alkalmaz, hogy ellenálljon a szélsőséges környezeteknek. A halotoleráns C. sphaerospermum például növeli az extracelluláris invertáz aktivitását, ha magas sótartalmú környezetben termesztik . Az ilyen környezetekben az aktivitást növelő egyéb enzimek a fruktóz-1,6-difoszfát-aldoláz, izocitrát-liáz és citoszol-malát-dehidrogenáz. A C. sphaerospermum adaptív reakciója kiterjed a toluolra, mint egyetlen szén-és energiaforrásra . Valójában a C. sphaerospermum az első eukarióta organizmus, amelyről azt jelentették, hogy a toluolt katabolizálja, mint egyedüli szén-és energiaforrást. A C. sphaerospermum másodlagos metabolitok gyártója is. Ezek közé tartozik a citrinin, a kinolaktacin A1 és A2, az oxilipinek és a melanin . A legvalószínűbb, hogy a citrinin, amely egy mikotoxin termelése miatt a C. sphaerospermum egyes törzseit növényi kórokozóknak tekintik, mivel a citrinin kromoszóma-törést, az aminosav-felvétel módosítását, a mag csírázásának gátlását és a növények poliploidiáját okozza . A kinolaktacinok ismert tumor nekrózis faktor inhibitorok . A kinolaktacinok funkciója azonban a C. sphaerospermumban nem egyértelmű. Az oxilipinek vagy oxidált zsírsavak közé tartoznak a prosztaglandinok, amelyek nélkülözhetetlenek a gombasejtek kommunikációjához és életképességéhez .
Melanin metabolizmus.
a Melanin a C. sphaerospermum által termelt másodlagos metabolitok egyike. Védelmet nyújt az ultraibolya fénytől és az oxidálószerektől, valamint megkönnyíti a gombák proliferációját a magas sugárzási szintű területeken . Nem valószínű azonban, hogy a melanint a C. sphaerospermum metabolizálja— kizárólag védelem céljából, mivel egyes mikroorganizmusok túlélhetik a magas sugárzásnak való kitettséget, függetlenül a melanizációtól. A melanin szintézis mechanizmusai A C. sphaerospermumban kémiailag változatosak és még nem ismertek jól. Bizonyíték van azonban arra, hogy ez a gomba melanint termel egy endogén szubsztrátból egy 1,8-dihidroxi-naftalin (DHN) köztiterméken keresztül . A legújabb mikroszkópos vizsgálatok azt mutatják, hogy a granulált melanin a sejtfalra lokalizálódik, ahol részt vesz a poliszacharidokkal való térhálósodásban. Valószínű, hogy az emlős melanoszómákhoz hasonló belső vezikulák a melanin szintézis helyei a C. sphaerospermumban. A melanint ezeken a vezikulákon keresztül szállítják a sejtfalba .
ionizáló sugárzás használata.
az atomerőművekkel kapcsolatos közelmúltbeli balesetek fényében, különösen az 1986-os csernobili erőműben, felfedezték, hogy a C. sphaerospermum képes ellenállni a magas szintű sugárzásnak, és előnyére használja. A melanin gomba általi termelése a magas radioaktív szennyezettségű területek gyarmatosításának képességéhez kapcsolódik . Sőt, sugárzás jelenlétében a C. sphaerospermum magas tápanyag-táptalajon, valamint a minimális tápanyag-táptalajon is boldogulhat. A csernobili mintákkal végzett vizsgálatok azt mutatják, hogy a melanin elektronikus tulajdonságainak változása gombás proliferációt indukál . A sugárzásnak való kitettség után a melanin elektronikus szerkezete megváltozik. Azt is kimutatták, hogy a melanin képessége az elektronok átvitelére a NADH oxidációs/redukciós reakcióban 4-szeresére nőtt . A melanin stabil szabad gyököi kölcsönhatásba léphetnek a nagy energiájú elektronokkal, amelyek károsíthatják a gombás DNS-t. A gamma-sugárzás által létrehozott szabad gyökök kölcsönhatása a melanin stabil gyököivel megvédi a DNS-t a sugárzás károsodásától, mivel a szabad gyökök nem jutnak be a sejtbe, mivel a melatonin a sejtfalon és az extracelluláris térben lokalizálódik . Sőt, a melanizált gombasejtek, amelyek a háttérszintnél 500-szor magasabb sugárzási szintnek voltak kitéve, jelentősen gyorsabban növekedtek, mint a nem melanizált gomba vagy a háttérsugárzást kapott sejtek. További tanulmányok a sugárzás C-re gyakorolt hatásáról. a sphaerospermum a gomba irányított növekedését mutatja a sugárzás forrása felé . Így lehetséges, hogy a C. sphaerospermum, amelyet a melanin elősegít, képes ionizáló sugárzást felvenni és metabolikus energiára felhasználni .
illékony szerves vegyületek lebomlása.
a melanizált gombák által lebontott illékony szerves vegyületek közé tartoznak az aromás szénhidrogének, ketonok és szerves savak. Felfedezték, hogy a C. sphaerospermum metabolikus gépével kilenc különböző VOC-t képes lebontani . Például a toluol, amely mérgező az emberek és állatok központi idegrendszerére, lebontható a gomba által, és egyetlen szén-és energiaforrásként használható. Ebben a gombában a toluol metilcsoportját kezdetben megtámadják, hogy hidroxilezéssel benzoátot képezzenek. Segítségével NADPH és O2 oxidálására toluol, glicerin, EDTA, DTT, és PMSF, toluol monooxigenáz katalázok asszimiláció toluol a gomba . A benzoát további hidroxilezése 4-hidrozibenzoáttá protocatechuate képződéséhez vezet, mint gyűrűhasadási szubsztrát . Benzol, Etil-benzol, sztirol, metil-etil-keton metil-izobutil-keton és metil-propil-keton, valamint n-butil-acetát és etil-3-etoxipropionát használható a C. sphaerospermum egyedüli szén – és energiaforrásként .
gibberellinek gyártása.
a C. sphaerospermum egyik törzse potenciálisan helyettesítheti a vegyi műtrágyákat, mivel képes gibberellineket, növényi növekedési hormonokat termelni, amelyek nélkülözhetetlenek a növények növekedéséhez és fejlődéséhez . Kimutatták, hogy az újonnan azonosított alapján 18S rDNS szekvencia MH – 6 törzs C. a sphaerospermum egy endofita gomba, amely kilenc különböző gibberellint termel, kiváltva a növények maximális hajtásnyúlásáért felelős személyeket. Azt a mechanizmust, amellyel a gibberellineket ez a gomba termeli, még nem sikerült tisztázni. Hamayun et azonban mind megállapította, hogy a gibberellinek bioszintézisének útja a C. sphaerospermumban hasonló a F. fujicori, a gibberellinek ismert gyártója .
ökológia
a C. sphaerospermum összetett faj, amely szélsőséges és sarki környezetben is képes növekedni. Ez a pszichrotoleráns, UV-ellenálló és halotoleráns gomba képes túlélni az Antarktiszon. 25-30 C-nál is képes túlélni azokon a területeken, ahol a törzsek egy részét alacsony sótartalmú környezetben izolálták . Saprobe, C. sphaerospermum szimbiotikus kapcsolatokban él élő növényekkel is. Néhány törzs C .a sphaerospermum képes elfogadni és virágozni a magas ionizáló sugárzásnak kitett területeken .
patológia
a C. sphaerospermum az egyik leggyakrabban izolált levegőben lévő szennyező anyag. A gomba egyes törzsei nem patogének az emberekre és az állatokra; ezek azonban károsak a növényekre. Néhány faj, okozhat agyi és bőr phaehyphomycoses, sinusitis, és peritonitis emberben . 2003-ban egy olyan nőről számoltak be, aki C. sphaerospermum miatt intrabronchialis elváltozást fejlesztett ki . Állatokban a bőr és a tüdő a leginkább érintett a gomba szervek. Például a gomba egereknek való kitettség szisztémás és szubkután fertőzéseket, sőt halált mutatott immunhiányos egerekben . A C. sphaerospermum a húgyhólyag és a vese fertőzését követően is szabálytalan viselkedést okozhat a vörös csattanókban . Az Eledone cirrhosa, a kisebb polip, szintén nem immunis a gomba fertőzésével szemben .
jövőbeli kutatási lehetőségek
- mivel a Pinicillium citrinumból izolált kinolaktacin Al és kinolaktacin A2 gátolhatja az Alzheimer-betegek szenilis demenciájához kapcsolódó acetilkolinészteráz aktivitást (24), lehetséges, hogy a C. sphaerospermumból izolált kinolaktacin Al és kinolaktacin A2 is alkalmazható Alzheimer-kóros betegek vizsgálataiban. C. a kinolaktacin Al-t és a kinolaktacin A2-t termelő sphaerospermum törzsek radioaktív környezetben lehetnek a gomba proliferációjának indukálására a metabolitok magas hozamának elérése érdekében. Annak meghatározása, hogy az ilyen metabolitok milyen hatással lennének az emlős sejtekre, utat jelenthet az Alzheimer-kór gyógyításának további kutatásához.
- prosztaglandin E2 (PGE2), egy hormon-szerű vegyület, kapcsolódik a simaizom működését és az immunválasz emberben (25). Mivel a C. sphaerospermum képes oxilipineket előállítani, néhány törzse felhő szintetizálja a PGE-T2. Ez megmagyarázhatja, hogy egyes személyek miért allergiás reakciót mutatnak a gombára. A gomba PGE2 előállítására való képességét még meg kell határozni.
- a gibberellinek C. sphaerospermum általi előállítása potenciális műtrágyává teszi. Nem ismert azonban, hogy az ilyen alkalmazás káros vagy előnyös reakciót válthat-e ki emlősökben.
- figyelembe véve a C. sphaerospermum képességét az ionizáló sugárzás növekedésére és elfogására az illékony szerves vegyületek metabolizmusával együtt, ez a gomba univerzális bioradioremediátorként használható.
szerkesztette: Jennifer Talbot hallgatója a BI 311 Általános Mikrobiológiához, 2014, Bostoni Egyetem.
