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Penicillium crisogenum

Penicillium chrysogenum (anteriormente conocido como Penicillium notatum ) es una especie de hongo del género Penicillium . Es común en regiones 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] Ha sido reconocido como un complejo de especies que incluye P. notatum , P. meleagrinum y P. cyaneofulvum. [3] La filogenia molecular ha establecido que la 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 , sobre todo de la penicilina . Otros metabolitos secundarios de 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 toxina PR . [15]

Como muchas otras especies del género Penicillium , P. chrysogenum suele reproducirse formando cadenas secas de esporas (o conidias ) 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 morfología y 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 se descubrió en 2013 mediante el apareamiento de cultivos en la oscuridad sobre agar de avena suplementado con biotina , después de que se determinaran los tipos de apareamiento (MAT1-1 o MAT1-2) de las cepas mediante amplificación por PCR. [dieciséis]

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

P. chrysogenum se ha utilizado industrialmente para producir penicilina y xantocilina X , para tratar residuos de fábricas de celulosa 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 sólo después de consumir la mayoría de los nutrientes para crecer.

Historia

Genética y evolución.

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

Los principales genes responsables de producir penicilina, pcbAB , pcbC y penDE están estrechamente vinculados, formando 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 gen de la penicilina. grupo. [20]

Al igual que otros hongos filamentosos, las técnicas de edición del genoma mediadas por CRISPR/Cas9 están disponibles 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". Aplica. Reinar. Microbiol . 77 (12): 4180–8. Código Bib : 2011 ApEnM..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; Sansón, 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 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 por especies de penicillium distintas de P. marneffei". El diario de la infección . 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 para la biosíntesis del pigmento crisogina de Penicillium chrysogenum". Microbiología Aplicada y Ambiental . 84 (4). Código Bib : 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 de células para productos naturales". Fronteras en Microbiología . 9 : 2768. doi : 10.3389/fmicb.2018.02768 . PMC 6262359 . PMID  30524395. 
  10. ^ Guzmán-Chávez 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. 
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  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". Microbiología Aplicada y Ambiental . 82 (13): 3971–3978. Código Bib : 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". Biotecnología Microbiana . 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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