Aspergillus (Deutsch)

A., nidulans (Emericella nidulans) wird seit vielen Jahren als Forschungsorganismus verwendet und wurde von Guido Pontecorvo verwendet, um Parasexualität in Pilzen zu demonstrieren. Kürzlich war A. nidulans einer der wegweisenden Organismen, dessen Genom von Forschern des Broad Institute sequenziert wurde. Ab 2008 haben weitere sieben Aspergillus-Arten ihre Genome sequenziert: die industriell nützlichen A. niger (zwei Stämme), A. oryzae und A. terreus sowie die Erreger A. clavatus, A. fischerianus (Neosartorya fischeri), A. flavus und A. fumigatus (zwei Stämme). A., fischerianus ist kaum pathogen, aber sehr eng mit dem gemeinsamen Erreger A. fumigatus verwandt; es wurde teilweise sequenziert, um die Pathogenität von A. fumigatus besser zu verstehen.

Sexuelle reproduktionEdit

Von den 250 Arten von Aspergilli haben etwa 64% keinen bekannten sexuellen Zustand. Viele dieser Arten haben jedoch wahrscheinlich ein noch nicht identifiziertes sexuelles Stadium. Die sexuelle Fortpflanzung erfolgt bei Pilzen auf zwei grundlegend unterschiedliche Arten., Dies sind Outcrossing (in heterothallischen Pilzen), in denen zwei verschiedene Individuen Kerne beitragen, und Selbstbefruchtung oder Selbstbefruchtung (in homothallischen Pilzen), in denen beide Kerne von demselben Individuum abgeleitet sind. In den letzten Jahren wurden sexuelle Zyklen bei zahlreichen Arten entdeckt, die zuvor als asexuell galten. Diese Entdeckungen spiegeln den jüngsten experimentellen Fokus auf Arten wider, die für den Menschen von besonderer Relevanz sind.

A. fumigatus ist die häufigste Art, die beim immundefizienten Menschen Krankheiten verursacht. Im Jahr 2009 zeigte A. fumigatus einen heterothallen, voll funktionsfähigen Sexualzyklus., Isolate komplementärer Paarungstypen sind erforderlich, damit Sex auftreten kann.

A. flavus ist der größte Produzent von krebserregenden aflatoxinen in Getreide weltweit. Es ist auch ein opportunistischer menschlicher und tierischer Erreger, der bei immungeschwächten Personen Aspergillose verursacht. Im Jahr 2009 wurde festgestellt, dass ein sexueller Zustand dieses heterothallischen Pilzes auftritt, wenn Stämme entgegengesetzter Paarungstypen unter geeigneten Bedingungen zusammen kultiviert wurden.

A. Lentulus ist ein opportunistischer menschlicher Erreger, der invasive Aspergillose mit hohen Sterblichkeitsraten verursacht. Im Jahr 2013, A., es wurde festgestellt, dass Lentulus ein heterothalles funktionelles sexuelles Zuchtsystem hat.

A. terreus wird in der Industrie häufig zur Herstellung wichtiger organischer Säuren und Enzyme verwendet und war die Ausgangsquelle für das cholesterinsenkende Medikament Lovastatin. Im Jahr 2013 wurde festgestellt, dass A. terreus zur sexuellen Fortpflanzung fähig ist, wenn Stämme entgegengesetzter Paarungstypen unter geeigneten Kulturbedingungen gekreuzt wurden.,

Diese Befunde mit Aspergillus-Arten stimmen mit der Ansammlung von Beweisen überein, aus Studien anderer eukaryotischer Arten, dass Geschlecht wahrscheinlich beim gemeinsamen Vorfahren aller Eukaryoten vorhanden war.

A. nidulans, ein homothallischer Pilz, ist zur Selbstbefruchtung fähig. Selbstbefruchtung beinhaltet die Aktivierung der gleichen Paarungswege, die für das Geschlecht bei auskreuzenden Arten charakteristisch sind, d. H. Die Selbstbefruchtung umgeht nicht die erforderlichen Wege für das auskreuzende Geschlecht, sondern erfordert die Aktivierung dieser Wege innerhalb eines einzelnen Individuums.,

Unter den Aspergillus-Arten, die einen Sexualzyklus aufweisen, ist die überwiegende Mehrheit in der Natur homothallisch (selbstbefruchtend). Diese Beobachtung legt nahe, dass Aspergillus-Arten im Allgemeinen das Geschlecht aufrechterhalten können, obwohl durch homothallische Selbstbefruchtung wenig genetische Variabilität erzeugt wird. A., fumigatus, ein heterothallischer (Outcrossing) Pilz, der in Gebieten mit sehr unterschiedlichen Klimazonen und Umgebungen auftritt, zeigt auch wenig genetische Variabilität entweder innerhalb geografischer Regionen oder auf globaler Ebene, was wiederum darauf hindeutet, Sex, in diesem Fall Outcrossing Sex, kann auch dann beibehalten werden, wenn wenig genetische Variabilität produziert wird.

Genomikedit

Die gleichzeitige Veröffentlichung von drei Aspergillus-Genomhandschriften in der Natur im Dezember 2005 etablierte die Gattung als führende filamentöse Pilzgattung für vergleichende Genomstudien., Wie die meisten großen Genomprojekte waren diese Bemühungen Kooperationen zwischen einem großen Sequenzierungszentrum und der jeweiligen Gemeinschaft von Wissenschaftlern. Zum Beispiel arbeitete das Institut für Genomforschung (TIGR) mit der A. fumigatus-Gemeinschaft zusammen. A. nidulans wurde am Broad Institute sequenziert. A. oryzae wurde sequenziert, die in Japan am National Institute of Advanced Industrial Science and Technology. Das Joint Genome Institute des Department of Energy hat Sequenzdaten für einen zitronensäureproduzierenden Stamm von A. niger veröffentlicht. TIGR, jetzt umbenannt in J., Das Craig Venter Institute leitet derzeit ein Projekt zum A. flavus-Genom.

Aspergillus zeichnet sich durch eine hohe genetische Vielfalt aus und ist unter Verwendung der Protostomdivergenz als Maßstab so vielfältig wie das Wirbeltierphylum, obwohl sowohl die inter-als auch die intra-spezifische Genomstruktur relativ plastisch ist. Die Genome einiger Aspergillus-Arten, wie A. flavus und A. oryzae, sind reicher und um 20% größer als andere, wie A. nidulans und A. fumigatus., Mehrere Mechanismen könnten diesen Unterschied erklären, obwohl die Kombination von segmentaler Duplikation, Genomduplikation und horizontalem Gentransfer, der stückweise wirkt, gut unterstützt wird.

Genomgrößen für sequenzierte Arten von Aspergillus reichen von etwa 29,3 Mb für A. fumigatus bis 37,1 Mb für A. oryzae, während die Anzahl der vorhergesagten Gene von etwa 9926 für A. fumigatus bis etwa 12.071 für A. oryzae variiert. Die Genomgröße eines enzymproduzierenden Stammes von A. niger ist von mittlerer Größe bei 33,9 Mb.