Cladosporium sphaerospermum
introdução
Cladosporium Sphaerospermum é um fungo saprobiano cosmopolita que habita uma variedade de ambientes. Predominantemente Aerotransportada, é encontrada no ar interior e exterior e recolhida não só de habitações e plantas, mas também de seres humanos . Como um microorganismo halotolerante, C. sphaerospermum prospera em áreas de alta salinidade. Pode também proliferar nas áreas de salinidade moderada e baixa . A análise filogenética do RNA sugere que C. sphaerospermum é uma espécie fúngica complexa que abrange uma série de diferentes estirpes. Estudos recentes mostram que C. sphaerospermum, um fungo antropológico infeccioso e alergênico , pode sobreviver e prosperar nas áreas de alta radioatividade e pode reduzir os níveis de radiação . Além disso, as emissões industriais off-gas, nomeadamente hidrocarbonetos aromáticos, cetonas e alguns ácidos orgânicos, podem também ser degradadas por C. sphaerospermum, tornando o fungo um modelo potencial para estudar mecanismos de biofiltração natural. Além disso , C. sphaerospermum pode possivelmente se tornar um substituto para fertilizantes químicos devido à sua capacidade de produzir giberelinas, hormônios de crescimento vegetal que são essenciais para o crescimento e desenvolvimento das plantas .
estrutura do genoma
embora um número de estirpes de C. sphaerospermum tenham sido descobertas, apenas uma foi sequenciada. C. sphaerospermum UM843 foi isolado da cultura do sangue humano e o genoma foi sequenciado em 2012. Está na vizinhança de 31,92 Mb . O genoma consiste de um total de 10.020 genes, com aproximadamente 94% de codificação para proteínas de mais de 100 aminoácidos. A frequência de exon no modelo proposto foi de 2,26 exons por gene . Entre os genes detectados no Gnomo estavam os genes associados com alergénios humanos, os genes para asenolase, aldeído desidrogenase e manitol desidrogenase. Alguns dos genes encontrados no genoma de C. sphaerospermum estão ligados à resistência aos antifúngicos fluconazol, quinidina e fluorocitosina. O genoma também inclui sequências codificadas para as principais enzimas na Via de biossíntese da melanina .
estrutura celular
células flageladas de paredes espessas deste fungo formam um dikaryon no qual, após fusão citoplasmática de duas células (plasmogamia), os dois núcleos coabitam sem fusão. As células dicarióticas são mais comuns para as hifas ascógenas e o ascocarpo do fungo rendendo o resto do micélio monocariótico. Os esporos de C. sphaerospermum têm diferentes formas e são liberados através de um poro apical . Sob ampliação, o fungo parece formar estruturas semelhantes a árvores montadas principalmente por cadeias ramificantes de conídios redondos escuros. Embora conídios tenham 3-4, 5 µm de diâmetro e são muitas vezes unicelulares, eles frequentemente formam cadeias por brotação, deixando a célula mais jovem na ponta da cadeia. A conidia mais antiga pode tornar-se oblonga ou em forma de escudo e atingir 15 µm de comprimento. Ao nascer, C. sphaerospermum conidia muitas vezes passa por septação e, consequentemente, pode ter inúmeras cicatrizes de constrição. A 30°C, A Cladosporium sphaerospermum forma 1.0 cm de diâmetro, em pó, colónias cinzentas/verdes que se parecem com cúpulas .
processos metabólicos
como saccharaomycetae, C. sphaerospermum utiliza várias enzimas metabólicas para converter glucose, sacarose e amido em dióxido de carbono e álcool . Algumas estirpes de C. sphaerospermum, no entanto, usam diferentes tipos de adaptações metabólicas para suportar ambientes extremos. O halotolerante C. sphaerospermum, por exemplo, aumenta a atividade da invertase extracelular quando cultivada no ambiente de alta salinidade . Outras enzimas que aumentam a atividade em tais ambientes são frutose 1,6-difosfato aldolase, isocitrato liase, e Malato citosólico desidrogenase. A resposta adaptativa de C. sphaerospermum se estende à sua capacidade de crescer em tolueno como única fonte de carbono e energia . Na verdade, C. sphaerospermum é o primeiro organismo eucariótico que foi relatado catabolizar tolueno como a única fonte de carbono e energia. C. sphaerospermum é também um produtor de metabolitos secundários. Entre eles estão citrinina, quinolactacina A1 e A2, oxilipinas e melanina . É muito provável que, devido à produção de citrinina, que é uma micotoxina, algumas estirpes de C. sphaerospermum sejam consideradas agentes patogénicos vegetais, uma vez que a citrinina causa quebra cromossómica, modificação da captação de aminoácidos, inibição da germinação de sementes e poliploidia nas plantas . As quinolactacinas são inibidores conhecidos do factor de necrose tumoral . No entanto, a função das quinolactacinas em C. sphaerospermum não é clara. Oxilipinas, ou ácidos gordos oxidados, incluem prostaglandinas que são essenciais para a comunicação e viabilidade das células fúngicas .Metabolismo da melanina .
a melanina é um dos metabolitos secundários produzidos por C. sphaerospermum. Ele fornece proteção contra a luz ultravioleta e agentes oxidantes, bem como facilita a proliferação de fungos nas áreas com altos níveis de radiação . É, no entanto, improvável que a melanina seja metabolizada por C. sphaerospermum— apenas para proteção, já que alguns microrganismos podem sobreviver à exposição a altas radiações independentemente da melanização. Os mecanismos da síntese da melanina em C. sphaerospermum são quimicamente diversos e ainda não são bem compreendidos. No entanto, há evidências de que este fungo produz melanina a partir de um substrato endógeno através de um intermediário 1,8-di-hidroxinaftaleno (DHN). Estudos microscópicos recentes mostram que a melanina granulada está localizada na parede celular, onde participa de ligações cruzadas com polissacáridos. É provável que as vesículas internas semelhantes aos melanossomas dos mamíferos sejam os locais da síntese da melanina em C. sphaerospermum. A melanina é transportada para a parede celular através destas vesículas .
o uso de radiação ionizante.
à luz dos recentes acidentes em centrais nucleares, particularmente na Central de Chernobyl em 1986, descobriu-se que C. sphaerospermum pode suportar altos níveis de radiação e usá-la a seu favor. A produção de melanina pelo fungo está ligada à sua capacidade de colonizar áreas de elevada contaminação radioactiva . Além disso, em presença de radiação, C. sphaerospermum pode prosperar em meios de alta nutrição, bem como nos meios de nutrição mínimos. Estudos realizados com amostras de Chernobyl indicam que a mudança nas propriedades eletrônicas da melanina induz proliferação fúngica . Após a exposição à radiação, a estrutura eletrônica da melanina muda. Eles também demonstraram que a capacidade da melanina para transferir elétrons na reação de oxidação/redução de NADH aumentou 4 vezes . Os radicais livres estáveis na melanina podem interagir com elétrons de alta energia que podem danificar o DNA fúngico. A interacção dos radicais livres criados pela radiação gama com os radicais estáveis na melanina protege o ADN dos danos causados pela radiação, uma vez que os radicais livres são impedidos de entrar na célula, uma vez que a melatonina está localizada na parede celular e no espaço extracelular . Além disso, as células fúngicas melanizadas que foram expostas a níveis de radiação 500 vezes mais elevados do que o nível de fundo cresceram consideravelmente mais rapidamente do que os fungos não-mielanizados ou as células que receberam níveis de radiação de fundo. Estudos adicionais sobre os efeitos da radiação em C. sphaerospermum mostra o crescimento direcional do fungo em direção à fonte de radiação . Assim, é possível que C. sphaerospermum, facilitado pela melanina, possa capturar radiação ionizante e usá-la para a energia metabólica .
degradação dos compostos orgânicos voláteis.
compostos orgânicos voláteis (COV) degradados por fungos melanizados incluem hidrocarbonetos aromáticos, cetonas e ácidos orgânicos. Descobriu-se que a C. sphaerospermum pode utilizar a sua maquinaria metabólica para degradar nove COV diferentes . Por exemplo, tolueno, que é tóxico para o sistema nervoso central em humanos e animais, pode ser degradado pelo fungo e usado como uma única fonte de carbono e energia. Neste fungo, o grupo metil de tolueno é inicialmente atacado para formar benzoato via hidroxilação. Usando NADPH e O2 para oxidar tolueno, glicerol, EDTA, DTT, e PMSF, toluene monooxigenase catalases assimilação de tolueno pelo fungo . A hidroxilação adicional de benzoato a 4-hidrozibenzoato leva à formação de protocatecuato como substrato de fissão do anel . Benzeno, etilbenzeno, estireno, metiletilcetona metilisobutilcetona e metilpropilcetona, juntamente com acetato de n-butilo e 3-etoxipropionato de etilo podem ser usados por C. sphaerospermum como uma única fonte de carbono e energia .Produção de giberelinas .
uma das estirpes de C. sphaerospermum pode potencialmente se tornar um substituto para fertilizantes químicos devido à sua capacidade de produzir giberelinas, hormônios de crescimento vegetal que são essenciais para o crescimento e desenvolvimento das plantas . Foi demonstrado que foi recentemente identificada com base na sequência 18S rDNA MH-6 estirpe C. sphaerospermum é um fungo endofítico que produz nove giberelinas diferentes induzindo os responsáveis pelo alongamento máximo dos disparos nas plantas. O mecanismo pelo qual as giberelinas são produzidas por este fungo ainda não foi elucidado. No entanto, Hamayun et all determinou que a via de biossíntese das giberelinas em C. sphaerospermum é semelhante à de F. fujicori, um conhecido produtor de giberelinas .Sphaerospermum é uma espécie de planta com flor pertencente à família Fabaceae. Este fungo psicrotolerante, resistente aos UV e halotolerante pode sobreviver na Antártida. Também pode sobreviver a 25-30 ° C nas áreas onde algumas estirpes foram isoladas em ambientes de baixa salinidade . Saprobe, C. sphaerospermum também vive em relações simbióticas com plantas vivas. Algumas estirpes de C.sphaerospermum são capazes de adotar e prosperar em áreas expostas a altos níveis de radiação ionizante .
patologia
C. sphaerospermum é um dos contaminantes aerotransportados mais comumente isolados. Algumas estirpes do fungo não são patogênicas para humanos e animais; eles são, no entanto, prejudiciais para as plantas. Algumas das espécies podem causar faehifomicoses cerebrais e cutâneas, sinusite e peritonite em humanos . Em 2003 foi relatado um caso de uma mulher que desenvolveu lesão intrabronquial devido a C. sphaerospermum . Nos animais, a pele e os pulmões são os mais afetados pelos órgãos do fungo. Por exemplo, exposto ao ratinho-fungo mostrou infecções sistémicas e subcutâneas e até mesmo morte em ratinhos imunocomprometidos . C. sphaerospermum também pode causar comportamento errático em Red snappers após infecção da bexiga e rim . Eledone cirrhosa, o polvo menor, também não é imune à infecção por este fungo .
investigação Futura avenidas
- Desde quinolactacin Al e quinolactacin A2 isolada do Pinicillium citrinum pode inibir a acetilcolinesterase atividade que está ligada à demência senil em pacientes com Alzheimer (24), é possível que quinolactacin Al e quinolactacin A2 isolados de C. sphaerospermum também pode ser utilizado em estudos de pacientes com doença de Alzheimer. C. as estirpes de sphaerospermum que produzem quinolactacina Al e quinolactacina A2 podem ser vestidas em ambiente radioactivo para induzir a proliferação do fungo, a fim de obter um elevado rendimento dos metabolitos. Determinar quais os efeitos que tais metabolitos teriam nas células de mamíferos poderia ser uma via para uma maior busca de cura para a doença de Alzheimer.
- prostaglandina E2( PGE2), um composto hormonal, Está ligado ao funcionamento do músculo liso e à resposta imunitária no ser humano (25). Uma vez que C. sphaerospermum pode produzir oxilipinas, algumas de suas cepas cloud estão sintetizando PGE2. Isto pode explicar porque alguns indivíduos têm uma reacção alérgica ao fungo. A capacidade do fungo para produzir PGE2 ainda está a ser determinada.A produção de giberelinas por C. sphaerospermum torna-a um fertilizante potencial. No entanto, desconhece-se se tal utilização pode induzir reacções adversas ou benéficas nos mamíferos.
- considerando a capacidade de C. sphaerospermum para crescer e capturar radiação ionizante, juntamente com o seu metabolismo de compostos orgânicos voláteis, este fungo pode ser usado como um bioradiorremediador universal.
Edited by, student of Jennifer Talbot for BI 311 General Microbiology, 2014, Boston University.
