Cladosporium sphaerospermum
Innledning
Cladosporium Sphaerospermum er en kosmopolitisk saprobisk sopp som lever i en rekke miljøer. Overveiende luftbåren, det finnes i innendørs og utendørs luft og samplet fra ikke bare boliger og planter, men også mennesker . Som en halotolerant mikroorganisme trives C. sphaerospermum i områder med høy saltholdighet. Det kan også spre seg i områder med moderat og lav saltholdighet . Fylogenetisk analyse av RNA antyder At C. sphaerospermum er en kompleks soppart som omfatter en rekke forskjellige stammer. Nylige studier viser At C. sphaerospermum , en smittsom og allergifremkallende antropologisk sopp, kan overleve og trives i områder med høy radioaktivitet og kan redusere strålingsnivåer . Videre kan industrielle utslipp av gass, nemlig aromatiske hydrokarboner, ketoner og noen organiske syrer også nedbrytes Av C. sphaerospermum, noe som gjør soppen til en potensiell modell for å studere naturlige biofiltreringsmekanismer. I Tillegg Kan C. sphaerospermum muligens bli en erstatning for kjemisk gjødsel på grunn av sin evne til å produsere gibberelliner , planteveksthormoner som er avgjørende for plantevekst og utvikling .
Genomstruktur
selv om en rekke stammer Av C. sphaerospermum har blitt oppdaget, har bare en blitt sekvensert. C. sphaerospermum UM843 ble isolert fra menneskelig blodkultur og genomet ble sekvensert i 2012. Det ligger i nærheten av 31,92 Mb . Genomet består av totalt 10.020 gener, med omtrent 94% koding for proteiner på mer enn 100 aminosyrer. Eksonfrekvensen i den foreslåtte modellen var 2,26 eksoner per gen . Blant genene som ble oppdaget i gnomen var gener assosiert med humane allergener, gener for asenolase, aldehyd dehydrogenase og mannitol dehydrogenase. Noen av genene som finnes I genomet Av C. sphaerospermum er knyttet til motstanden mot antifungale legemidler fluconazol, kinidin og fluorocytosin. Genomet inneholder også sekvenser som koder for nøkkelenzymer i melaninbiosynteseveien .
Cellestruktur
Tykkveggede flagellatceller av denne soppen danner et dikaryon der de to kjernene etter cytoplasmisk fusjon av to celler (plasmogami) samles uten fusjon. Dikaryote celler er mest vanlige for den ascogene hyphae og ascocarp av soppen som gjør resten av mycelia monokaryote. Sporer Av C. sphaerospermum har forskjellige former og frigjøres gjennom en apikal pore . Under forstørrelse, soppen ser ut til å danne tre-lignende strukturer hovedsakelig satt sammen av forgrening kjeder av mørke runde conidia. Selv om conidia er 3-4, 5 µ i diameter og ofte er single-celled, danner de ofte kjeder ved spirende, og etterlater den yngste cellen på spissen av kjeden . Den eldre conidia kan bli avlang eller skjoldformet og nå 15 µ i lengde. Ved spirende, c. sphaerospermum conidia ofte gjennomgå septation og følgelig kan ha mange innsnevring arr. Ved 30°c danner Cladosporium sphaerospermum 1.0 cm i diameter pulverisert mørk grå/grønn farget kolonier som ser ut som kupler .
Metabolske prosesser
Som en saccharaomycetae bruker C. sphaerospermum forskjellige metabolske enzymer for å omdanne glukose, sukrose og stivelse til karbondioksid og alkohol . Noen Av c. sphaerospermum-stammene bruker imidlertid forskjellige typer metabolske tilpasninger for å motstå ekstreme miljøer. Halotolerant C. sphaerospermum øker for eksempel aktiviteten av ekstracellulær invertase når den vokser i miljøet med høy saltholdighet . Andre enzymer som øker aktiviteten i slike miljøer er fruktose 1,6-difosfataldolase, isocitratlyase og cytosolisk malatdehydrogenase. Adaptiv respons Av C. sphaerospermum strekker seg til sin evne til å vokse på toluen som en eneste kilde til karbon og energi . Faktisk Er C. sphaerospermum den første eukaryote organismen som ble rapportert å katabolisere toluen som eneste kilde til karbon og energi. C. sphaerospermum er også produsent av sekundære metabolitter. Blant dem er citrinin, kinolaktacin A1 Og A2, oksylipiner og melanin . Det er mest sannsynlig at på grunn av produksjon av citrinin, som er et mykotoksin, noen stammer Av C. sphaerospermum anses plantepatogener fordi citrinin forårsaker kromosombrudd, modifikasjon av aminosyreopptak, inhibering av frøspredning og polyploidi i planter . Kinolaktaciner er kjente tumor nekrosefaktorhemmere . Imidlertid er funksjonen av kinolaktaciner I C. sphaerospermum ikke klart. Oksylipiner, eller oksyderte fettsyrer, inkluderer prostaglandiner som er essensielle for soppcellekommunikasjon og levedyktighet .
Melanin metabolisme.
Melanin er en av de sekundære metabolittene produsert Av C. sphaerospermum. Det gir beskyttelse mot ultrafiolett lys og oksidasjonsmidler, samt letter soppproliferasjon i områder med høye strålingsnivåer . Det er imidlertid lite sannsynlig at melanin metaboliseres av C. sphaerospermum— utelukkende for beskyttelse, da noen mikroorganismer kan overleve eksponering for høy stråling uavhengig av melanisering. Mekanismer for melaninsyntese I C. sphaerospermum er kjemisk varierte og ennå ikke godt forstått. Imidlertid er det tegn på at denne soppen produserer melanin fra et endogent substrat via et 1,8-dihydroksynaftalen (DHN) mellomprodukt . Nylige mikroskopiske studier viser at granulert melanin er lokalisert til cellevegget der det deltar i kryssbinding med polysakkarider. Det er sannsynlig at de indre vesiklene som ligner pattedyr melanosomer, er steder for melaninsyntese I C. sphaerospermum. Melanin transporteres til celleveggen via disse vesiklene .
bruk av ioniserende stråling.
i lys av nylige ulykker på atomkraftverk, spesielt Den På Tsjernobyl kraftverk i 1986, har Det blitt oppdaget At C. sphaerospermum tåler høye nivåer av stråling og bruker den til sin fordel. Produksjon av melanin av sopp er knyttet til evnen til å kolonisere områder med høy radioaktiv forurensning . Videre, i nærvær av stråling, Kan C. sphaerospermum trives på høyt næringsmedium, så vel som på det minimale ernæringsmediet. Studier utført med prøver Fra Tsjernobyl indikerer at endring i elektroniske egenskaper av melanin induserer soppproliferasjon . Etter eksponering for stråling endres den elektroniske strukturen av melanin. De viste også at melanins evne til å overføre elektroner i NADH-oksidasjons – /reduksjonsreaksjonen økte 4 ganger . De stabile frie radikaler i melanin kan samhandle med høy-energi elektroner som kan skade sopp DNA. Samspillet mellom de frie radikaler skapt av gammastråling med de stabile radikaler i melanin beskytter DNA mot strålingsskader fordi de frie radikaler forhindres i å komme inn i cellen siden melatonin er lokalisert til cellevegget og ekstracellulært rom . Videre vokste de melaniserte soppcellene som ble utsatt for strålingsnivåer 500 ganger høyere enn bakgrunnsnivået betydelig raskere enn ikke-melanisert sopp eller cellene som mottok bakgrunnsnivå av stråling. Ytterligere studier om effekten av stråling På C. sphaerospermum viser retningsvekst av soppen mot strålekilden . Det er således mulig At c. sphaerospermum, lettere av melanin, kan fange ioniserende stråling og bruke den til metabolsk energi .
Nedbrytning av flyktige organiske forbindelser.
Flyktige organiske forbindelser (VOC) degradert av melaniserte sopp inkluderer aromatiske hydrokarboner, ketoner og organiske syrer. Det har blitt oppdaget At C. sphaerospermum kan bruke sitt metabolske maskineri til å nedbryte ni FORSKJELLIGE VOC . For eksempel kan toluen, som er giftig for sentralnervesystemet hos mennesker og dyr, nedbrytes av soppen og brukes som en enkelt kilde til karbon og energi. I denne soppen blir metylgruppen av toluen først angrepet for å danne benzoat via hydroksylering. VED Å bruke NADPH Og O2 å oksidere toluen, glyserol, EDTA, DTT, OG PMSF, toluen monooxygenase katalaser assimilering av toluen av soppen . Videre hydroksylering av benzoat til 4-hydrozybenzoat fører til dannelse av protocatechuate som ringen fisjon substrat . Benzen, etylbenzen, styren, metyletylketon metylisobutylketon og metylpropylketon, sammen med n-butylacetat og etyl-3-etoksypropionat kan brukes Av C. sphaerospermum som eneste karbon-og energikilde .
Gibberellins produksjon.
En av stammene Til C. sphaerospermum kan potensielt bli en erstatning for kjemisk gjødsel på grunn av sin evne til å produsere gibberelliner, planteveksthormoner som er avgjørende for plantevekst og utvikling . Det har blitt vist at nylig identifisert basert på 18s rDNA sekvens MH-6 stamme Av C. sphaerospermum er en endofytisk sopp som produserer ni forskjellige gibberelliner som induserer de som er ansvarlige for maksimal skyteforlengelse i planter. Mekanismen som gibberelliner produserer av denne soppen, har ennå ikke blitt klarlagt. Men hamayun et all fastslått at biosyntesen banen av gibberellins I C. sphaerospermum er lik Som F. fujicori, en kjent produsent av gibberellins .
Økologi
C. sphaerospermum er en kompleks art som kan vokse i ekstreme og polare miljøer. Denne psykrotolerante, UV-resistente og halotolerante soppen kan overleve I Antarktis. Det kan også overleve ved 25-30°C i de områdene hvor noen av stammene ble isolert i lav saltholdighetsmiljøer . Saprobe, C. sphaerospermum lever også i symbiotiske forhold med levende planter. Noen stammer Av C .sphaerospermum er i stand til å adoptere og trives i områder utsatt for høye nivåer av ioniserende stråling .
Patologi
C. sphaerospermum er en av de mest isolerte luftbårne forurensningene. Noen av svampens stammer er ikke patogene for mennesker og dyr; de er imidlertid skadelige for planter. Noen av artene kan forårsake cerebral og kutan phaehyphomycoses, bihulebetennelse og peritonitt hos mennesker . I 2003 ble det rapportert om en kvinne som utviklet intrabronkial lesjon på Grunn Av C. sphaerospermum . Hos dyr er hud og lunger mest berørt av sopporganene. For eksempel, utsatt for sopp mus viste systemiske og subkutane infeksjoner og død i immunsupprimerte mus . C. sphaerospermum kan også føre til uberegnelig oppførsel i røde snappers etter infeksjon i blæren og nyre . Eledone cirrhosa, den mindre blekksprut, er heller ikke immun mot infeksjon av denne soppen .
Fremtidige forskningsveier
- siden kinolaktacin Al og kinolaktacin a2 isolert Fra Pinicillium citrinum kan hemme acetylkolinesteraseaktivitet som er knyttet til senil demens hos Alzheimers pasienter (24), er det mulig at kinolaktacin Al og kinolaktacin A2 isolert fra C. sphaerospermum også kan brukes i studier av Pasienter med Alzheimers sykdom. C. sphaerospermum stammer som produserer kinolaktacin Al og kinolaktacin A2 kan kappe i radioaktivt miljø for å indusere proliferasjon av sopp for å oppnå høy utbytte av metabolitter. Bestemme hvilke effekter slike metabolitter ville ha på pattedyrceller kan være en avenue for videre søk av kur For Alzheimers sykdom.
- Prostaglandin E2 (PGE2), en hormonlignende forbindelse, er knyttet til glatt muskelfunksjon og immunrespons hos mennesker (25). Siden C. sphaerospermum kan produsere oksylipiner, noen av sine stammer sky syntetisere PGE2. Dette kan forklare hvorfor noen individer har allergisk reaksjon på sopp. Soppens evne til å produsere PGE2 er ennå ikke bestemt.
- Produksjon av gibberelliner Av C. sphaerospermum gjør det som en potensiell gjødsel. Det er imidlertid ukjent om slik bruk kan indusere negativ eller fordelaktig reaksjon hos pattedyr.
- Med Tanke På c. sphaerospermums evne Til å vokse og fange ioniserende stråling sammen med metabolismen av flyktige organiske forbindelser, kan denne soppen brukes som en universell bioradioremediator.
Redigert av, Student Av Jennifer Talbot FOR BI 311 Generell Mikrobiologi, 2014, Boston University.
