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Penicillium chrysogenum

Penicillium chrysogenum (antes conocido como Penicillium notatum ) es una especie de hongo del género Penicillium . Es común enregiones templadas y subtropicales y se puede encontrar en productos alimenticios salados, [1] pero se encuentra principalmente en ambientes interiores, especialmente en edificios húmedos o dañados por el agua. [2] Se ha reconocido como un complejo de especies que incluye P. notatum , P. meleagrinum y P. cyaneofulvum. [3] La filogenia molecular ha establecido quela primera cepa productora de penicilina descubierta por Alexander Fleming es de una especie distinta, P. rubens , y no de P. notatum. [4] [5] Rara vez se ha informado como causa de enfermedad humana . [6] Es la fuente de varios antibióticos β-lactámicos , el más significativo de la penicilina . Otros metabolitos secundariosde P. chrysogenum incluyen roquefortina C , meleagrina , [7] crisogina, [8] 6-MSA, [9] YWA1/melanina, [10] andrastatina A, [11] fungisporina , [12] ácidos secalónicos , sorbicilina, [13] [14] y PR-toxina . [15]

Al igual que muchas otras especies del género Penicillium , P. chrysogenum generalmente se reproduce formando cadenas secas de esporas (o conidios ) a partir de conidióforos en forma de cepillo . Los conidios suelen ser transportados por corrientes de aire a nuevos sitios de colonización. En P. chrysogenum , los conidios son de color azul a azul verdoso, y el moho a veces exuda un pigmento amarillo. Sin embargo, P. chrysogenum no se puede identificar basándose únicamente en el color. Se necesitan observaciones de la morfología y las características microscópicas para confirmar su identidad y la secuenciación del ADN es esencial para distinguirlo de especies estrechamente relacionadas como P. rubens . La etapa sexual de P. chrysogenum fue descubierta en 2013 mediante cultivos de apareamiento en la oscuridad en agar de avena suplementado con biotina , después de que los tipos de apareamiento (MAT1-1 o MAT1-2) de las cepas se hubieran determinado mediante amplificación por PCR. [16]

Las esporas asexuales de P. chrysogenum que se encuentran en el aire son importantes alérgenos humanos. Las proteasas de serina vacuolares y alcalinas se han considerado las principales proteínas alergénicas. [17]

P. chrysogenum se ha utilizado industrialmente para producir penicilina y xantocilina X , para tratar desechos de fábricas de pulpa y para producir las enzimas poliaminooxidasa , fosfogluconato deshidrogenasa y glucosa oxidasa . [15] [18]

Ciencia

El descubrimiento de la penicilina marcó el comienzo de una nueva era de antibióticos derivados de microorganismos. La penicilina es un antibiótico aislado del moho Penicillium en crecimiento en un fermentador . El moho se cultiva en un cultivo líquido que contiene azúcar y otros nutrientes, incluida una fuente de nitrógeno . A medida que el moho crece, consume el azúcar y comienza a producir penicilina solo después de utilizar la mayoría de los nutrientes para el crecimiento.

Historia

Genética y evolución

La capacidad de producir penicilina parece haber evolucionado a lo largo de millones de años y es compartida con otros hongos relacionados. Se cree que confiere una ventaja selectiva durante la competencia con las bacterias por las fuentes de alimento. [ cita requerida ] Algunas bacterias han desarrollado, en consecuencia, la contracapacidad de sobrevivir a la exposición a la penicilina mediante la producción de penicilinasas , enzimas que degradan la penicilina. [ cita requerida ] La producción de penicilinasa es un mecanismo por el cual las bacterias pueden volverse resistentes a la penicilina.

Los principales genes responsables de la producción de penicilina, pcbAB , pcbC y penDE , están estrechamente vinculados y forman un grupo en el cromosoma I. [19] Algunas cepas de Penicillium chrysogenum de alta producción utilizadas para la producción industrial de penicilina contienen múltiples copias en tándem del grupo de genes de penicilina. [20]

Al igual que otros hongos filamentosos, existen técnicas de edición genómica mediadas por CRISPR/Cas9 para editar el genoma de Penicillium chrysogenum . [21]

Referencias

  1. ^ Samson RA, Houbraken J, Thrane U, Frisvad JC, Andersen B (2010). Alimentos y hongos de interior . Utrecht, Países Bajos: CBS-KNAW-Centro de Biodiversidad Fungal. págs. 1–398.
  2. ^ Andersen B, Frisvad JC, Søndergaard I, Rasmussen IS, Larsen LS (junio de 2011). "Asociaciones entre especies de hongos y materiales de construcción dañados por el agua". Appl. Environ. Microbiol . 77 (12): 4180–8. Bibcode :2011ApEnM..77.4180A. doi :10.1128/AEM.02513-10. PMC 3131638 . PMID  21531835. 
  3. ^ Samson RA, Hadlok R, Stolk AC (1977). "Un estudio taxonómico de la serie Penicillium chrysogenum ". Antonie van Leeuwenhoek . 43 (2): 169–75. doi :10.1007/BF00395671. PMID  413477. S2CID  41843432.
  4. ^ Houbraken, Jos; Frisvad, Jens C.; Sansón, Robert A. (2011). "La cepa productora de penicilina de Fleming no es Penicillium chrysogenum sino P. rubens". Hongo IMA . 2 (1): 87–95. doi :10.5598/imafungus.2011.02.01.12. PMC 3317369 . PMID  22679592. 
  5. ^ Houbraken, J.; Frisvad, JC; Seifert, KA; Overy, DP; Tuthill, DM; Valdez, JG; Samson, RA (31 de diciembre de 2012). "Nuevas especies de Penicillium productoras de penicilina y una descripción general de la sección Chrysogena". Persoonia - Filogenia molecular y evolución de los hongos . 29 (1): 78–100. doi :10.3767/003158512X660571. PMC 3589797 . PMID  23606767. 
  6. ^ Lyratzopoulos, G.; Ellis, M.; Nerringer, R.; Denning, DW (octubre de 2002). "Infección invasiva debida a especies de penicillium distintas de P. marneffei". The Journal of Infection . 45 (3): 184–195. doi :10.1053/jinf.2002.1056. ISSN  0163-4453. PMID  12387776.
  7. ^ Ali H, Ries MI, Nijland JG, Lankhorst PP, Hankemeier T, Bovenberg RA, Vreeken RJ, Driessen AJ (12 de junio de 2013). "Una vía biosintética ramificada está implicada en la producción de roquefortina y compuestos relacionados en Penicillium chrysogenum". MÁS UNO . 8 (6): e65328. Código Bib : 2013PLoSO...865328A. doi : 10.1371/journal.pone.0065328 . PMC 3680398 . PMID  23776469. 
  8. ^ Viggiano A, Salo O, Ali H, Szymanski W, Lankhorst PP, Nygård Y, Bovenberg RA, Driessen AJ (febrero de 2018). "Vía de biosíntesis del pigmento crisogina por Penicillium chrysogenum". Microbiología aplicada y ambiental . 84 (4). Código Bibliográfico :2018ApEnM..84E2246V. doi :10.1128/AEM.02246-17. PMC 5795073 . PMID  29196288. 
  9. ^ Guzmán-Chávez F, Zwahlen RD, Bovenberg RA, Driessen AJ (2018). "Penicillium chrysogenum como fábrica celular de productos naturales". Frontiers in Microbiology . 9 : 2768. doi : 10.3389/fmicb.2018.02768 . PMC 6262359 . PMID  30524395. 
  10. ^ Guzmán-Chavez F, Salo O, Samol M, Ries M, Kuipers J, Bovenberg RA, Vreeken RJ, Driessen AJ (octubre de 2018). "Desregulación del metabolismo secundario en un mutante de histona desacetilasa de Penicillium chrysogenum". MicrobiologíaAbierto . 7 (5): e00598. doi :10.1002/mbo3.598. PMC 6182556 . PMID  29575742. 
  11. ^ Matsuda Y, Awakawa T, Abe I (septiembre de 2013). "Biosíntesis reconstituida del meroterpenoide fúngico andrastina A". Tetrahedron . 69 (38): 8199–8204. doi :10.1016/j.tet.2013.07.029.
  12. ^ Ali H, Ries MI, Lankhorst PP, van der Hoeven RA, Schouten OL, Noga M, Hankemeier T, van Peij NN, Bovenberg RA, Vreeken RJ, Driessen AJ (2 de junio de 2014). "Un NRPS no canónico participa en la síntesis de fungisporina y tetrapéptidos cíclicos hidrofóbicos relacionados en Penicillium chrysogenum". MÁS UNO . 9 (6): e98212. Código Bib : 2014PLoSO...998212A. doi : 10.1371/journal.pone.0098212 . PMC 4041764 . PMID  24887561. 
  13. ^ Salo O, Guzmán-Chávez F, Ries MI, Lankhorst PP, Bovenberg RA, Vreeken RJ, Driessen AJ (julio de 2016). "Identificación de una policétido sintasa implicada en la biosíntesis de sorbicilina por Penicillium chrysogenum". Applied and Environmental Microbiology . 82 (13): 3971–3978. Bibcode :2016ApEnM..82.3971S. doi :10.1128/AEM.00350-16. PMC 4907180 . PMID  27107123. 
  14. ^ Guzmán-Chávez F, Salo O, Nygård Y, Lankhorst PP, Bovenberg RA, Driessen AJ (julio de 2017). "Mecanismo y regulación de la biosíntesis de sorbicilina por Penicillium chrysogenum". Microbial Biotechnology . 10 (4): 958–968. doi :10.1111/1751-7915.12736. PMC 5481523 . PMID  28618182. 
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  16. ^ Böhm J, Hoff B, O'Gorman CM, Wolfers S, Klix V, Binger D, Zadra I, Kürnsteiner H, Pöggeler S, Dyer PS, Kück U (enero de 2013). "Reproducción sexual y desarrollo de cepas mediado por el tipo de apareamiento en el hongo productor de penicilina Penicillium chrysogenum". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 110 (4): 1476–81. doi : 10.1073/pnas.1217943110 . PMC 3557024 . PMID  23307807. 
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  21. ^ Pohl C, Kiel JA, Driessen AJ, Bovenberg RA, Nygård Y (julio de 2016). "Edición del genoma basada en CRISPR / Cas9 de Penicillium chrysogenum". Biología sintética ACS . 5 (7): 754–64. doi :10.1021/acssynbio.6b00082. PMID  27072635. S2CID  206764457.

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