Wikipedia

Penicillium rubens

Penicillium rubens é unha especie de fungo do xénero Penicillium e foi a primeira especie que se soubo podía producir o antibiótico penicilina (aínda que a súa identificación como tal foi tardía). Foi descrito por Philibert Melchior Joseph Ehi Biourge en 1923. Polo descubrimento da penicilina a partir desta especie Alexander Fleming compartiu o Premio Nobel de Medicina e Fisioloxia de 1945 (pero daquela identifícouse a cepa como Penicillium rubrum).[1] O tipo de mofo orixinal que producía a penicilina foi identificado ao longo do tempo como Penicillium rubrum, P. notatum e P. chrysogenum, entre outros, pero comparacións xenómicas e análises filoxenéticas feitas en 2011 resolveron que se tataba de P. rubens.[2][3] É a mellor fonte de penicilinas e produce bencilpenicilina (G), fenoximetilpenicilina (V) e octanoilpenicilina (K). Tamén produce outros importantes compostos bioactivos como a andrastina, crisoxina, funxisporina, roquefortina e sorbicilinas.[4][5]

Historia

editar

O microbiólogo francés Philibert Melchior Joseph Ehi Biourge foi o primeiro en describir a especie P. rubens en 1923.[6] A súa importancia medicinal foi descuberta polo médico inglés Alexander Fleming. En 1928, Fleming atopou que un dos cultivos bacterianos (de Staphylococcus aureus) cos que estaba traballando fora contaminado con mofos e que na área arredor de onde crecía o mofo estaba inhibido o crecemento bacteriano. Supuxo que o fungo producía unha substancia antibacteriana á que lle deu o nome de penicilina. Despois de realizar unha serie de probas experimentais, publicou o seu descubrimento en xuño de 1929 no British Journal of Experimental Pathology.[7] Coa axuda do seu colega Charles J. La Touche, Fleming identificou o fungo como Penicillium rubrum.[1]

Pero Charles Thom do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos en Peoria, Illinois, comparou o espécime coa súa colección de especies de Penicillium e corrixiu a especie como P. notatum. Na súa publicación de 1931, resolveu que P. notatum era membro do complexo de especies de P. chrysogenum, que el describira en 1910.[8] P. notatum fora descrito polo químico sueco Richard Westling en 1811. Thom adoptou e popularizou o uso de P. chrysogenum.[9] Despois de que se descubriron outras novas especies e dos reexames taxonómicos que se produciron, recoñecéronse tres especes, P. notatum, P. meleagrinum e P. cyaneofulvum, como incluídas en P. chrysogenum.[10][11] O Sétimo Congreso Botánico Internacional celebrado en Vienna, Austria en 2005 adoptou o nome P. chrysogenum como nome conservado (nomen conservandum).[12]

As secuencias xenómicas completas e as análises filoxenéticas, especialmente usando as secuencias da β-tubulina, en 2011 mostraron que P. notatum é, en realidade, P. rubens, e que P. chrysogenum é unha especie diferente.[2][13]

Bioloxía

editar
 
Penicillium rubens (CBS 205.57 = NRRL 824 = IBT 30142), o produtor de penicilina orixinal de Fleming. A–C. Colonias de sete días a 25°C. A. Colonias en ágar de extracto de lévedo de Czapek. B. Colonias e ágar de extracto de malte. C. Colonias en ágar de sacarosa de extracto de lévedos. D–H. Condióforos. I. Conidios. Barras = 10 µm.

P. rubens é un fungo común en ambientes interiores. Xunto con Cladosporium halotolerans e Aspergillus niger, é un dos mofos molestos que aparecen cando a humidade é alta. É o mofo máis resistente, xa que precisa menos auga para o seu crecemento e propagación.[14] Ten unha superficie suave e aveludada. Os filamentos que portan as esporas, os conidióforos, son suaves e miden de 200 a 300 µm de lonxitude. A superficie pilosa ten penicilios de 8-12 µm de longo. Os conidios son de paredes suaves, de forma elipsoidal, miden 2,5-4,0 µm de longo e son azuis ou azul-verdosos.[15] A especie ten varias cepas, das cales a máis importante é a cepa que descubriu Fleming (designada como CBS 205.57 ou NRRL 824 ou IBT 30142) da cal se descubriu a primeira penicilina, e outra cepa importante é a cepa Wisconsin (NRRL1951) obtida a partir do melón cantalupo en Peoria, Illinois, que en 1944 se utilizou para a produción industrial de penicilina G.[16] A propia cepa Wisconsin orixinal fora producida dando lugar a diversas cepas.[17]

Xenoma

editar

P. rubens ten catro cromosomas.[18] O xenoma da cepa Wisconsin é o máis estudado. O xenoma nuclear da cepa 54-1255, considerada un baixo produtor de penicilina, ten un tamaño de 32,19 Mb. Nel hai 13.653 marcos de lectura abertos (ORFs), incluíndo 592 pseudoxenes probables e 116 ORFs truncados.[19] Tres xenes, concretamente pcbAB, pcbC e penDE, constitúen o sitio central para a biosíntese de penicilina. Están distribuídos en agrupamentos ou clusters entre outros (ORFs) nunha rexión de 58,8 kb,[20] no cromosoma 2.[18][17] pcbAB codifica un encima α-aminoadipoil-L-cisteinil-D-valina sintetase, pcbC codifica isopenicilinaN (IPN) sintase e penDE codifica acil-CoA:isopenicilinaN aciltransferase.[21] A cepa altamente produtora de penicilina NCPC10086 ten un xenoma lixeiramente máis longo de 32,3 Mb, que contén aproximadamente uns 13.290 xenes codificantes de proteínas. Hai polo menos 69 xenes que non están presentes na cepa 54-1255. O xene Pch018g00010 que codifica encimas do metabolismo do glutatión considérase o factor clave para o aumento da produción de penicilina observado nesta cepa.[22]

O xenoma mitocondrial consta de 31.790 pares de bases e 17 ORFs.[19] Os encimas sintetizados do xenoma nuclear non son dabondo para unha síntese completa de penicilina. Os encimas da vía biosintética final, como a acil-CoA:isopenicilinaN aciltransferase28 e a fenilacetil-CoA ligase sintetízanse en orgánulos celulares separados chamados microcorpos (peroxisomas). O xene pex11, que favorece a abundancia de microcorpos, é esencial para controlar a cantidade de síntese de penicilina; canto máis se activa este xene (maior expresión), máis penicilina se produce.[23]

Usos

editar

P. rubens é a principal fonte dunha clase de antibióticos, as penicilinas. A especie produce tres de tales compostos, a bencilpenicilina (G), a fenoximetilpenicilina (V) e a octanoilpenicilina (K).[24] A penicilina G é o primeiro composto natural illado que foi utilizado como antibiótico.[25][26][27] Tamén é a fonte de cefalosporinas.[28]

Notas

editar
  1. ↑ 1,0 1,1 Lalchhandama, K. (2020). "Reappraising Fleming's snot and mould". Science Vision 20 (1): 29–42. doi:10.33493/scivis.20.01.03. 
  2. ↑ 2,0 2,1 Houbraken, Jos; Frisvad, Jens C.; Samson, Robert A. (2011). "Fleming's penicillin producing strain is not Penicillium chrysogenum but P. rubens". IMA Fungus (en inglés) 2 (1): 87–95. PMC 3317369. PMID 22679592. doi:10.5598/imafungus.2011.02.01.12. 
  3. ↑ Hibbett, David S.; Taylor, John W. (2013). "Fungal systematics: is a new age of enlightenment at hand?". Nature Reviews Microbiology (en inglés) 11 (2): 129–133. PMID 23288349. doi:10.1038/nrmicro2963. 
  4. ↑ Visagie, C.M.; Houbraken, J.; Frisvad, J.C.; Hong, S.-B.; Klaassen, C.H.W.; Perrone, G.; Seifert, K.A.; Varga, J.; Yaguchi, T.; Samson, R.A. (2014). "Identification and nomenclature of the genus Penicillium". Studies in Mycology (en inglés) 78: 343–371. PMC 4261876. PMID 25505353. doi:10.1016/j.simyco.2014.09.001. 
  5. ↑ Pohl, Carsten; Polli, Fabiola; Schütze, Tabea; Viggiano, Annarita; Mózsik, László; Jung, Sascha; de Vries, Maaike; Bovenberg, Roel A. L.; Meyer, Vera; Driessen, Arnold J. M. (2020). "A Penicillium rubens platform strain for secondary metabolite production". Scientific Reports (en inglés) 10 (1): 7630. Bibcode:2020NatSR..10.7630P. PMC 203126. PMID 32376967. doi:10.1038/s41598-020-64893-6. 
  6. ↑ Biourge, P. (1923). "Les moissisures du groupe Penicillium Link". La Cellule 33: 7–331. 
  7. ↑ Fleming, Alexander (1929). "On the Antibacterial Action of Cultures of a Penicillium, with Special Reference to their Use in the Isolation of B. influenzæ". British Journal of Experimental Pathology 10 (3): 226–236. JSTOR 4452419. PMC 2048009. PMID 11545337. doi:10.1093/clinids/2.1.129. 
  8. ↑ "Appendix. History of species used and Dr. Thom's diagnoses of species". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Containing Papers of a Biological Character (en inglés) 220 (468–473): 83–92. 1931. doi:10.1098/rstb.1931.0015. 
  9. ↑ Thom, Charles (1945). "Mycology Presents Penicillin". Mycologia 37 (4): 460–475. JSTOR 3754632. doi:10.2307/3754632. 
  10. ↑ Samson, R. A.; Hadlok, R.; Stolk, Amelia C. (1977). "A taxonomic study of the Penicillium chrysogenum series". Antonie van Leeuwenhoek (en inglés) 43 (2): 169–175. PMID 413477. doi:10.1007/BF00395671. 
  11. ↑ Scott, James; Untereiner, Wendy A.; Wong, Bess; Straus, Neil A.; Malloch, David (2004). "Genotypic variation in Penicillium chysogenum from indoor environments". Mycologia 96 (5): 1095–1105. PMID 21148929. doi:10.1080/15572536.2005.11832908. 
  12. ↑ "International Code of Botanical Nomenclature (VIENNA CODE). Appendix IV Nomina specifica conservanda et rejicienda. B. Fungi". International Association of Plant Taxonomy. 2006. Consultado o 17 de xuño de 2020. 
  13. ↑ Houbraken, J.; Frisvad, J.C.; Seifert, K.A.; Overy, D.P.; Tuthill, D.M.; Valdez, J.G.; Samson, R.A. (2012-12-31). "New penicillin-producing Penicillium species and an overview of section Chrysogena". Persoonia - Molecular Phylogeny and Evolution of Fungi (en inglés) 29 (1): 78–100. PMC 3589797. PMID 23606767. doi:10.3767/003158512X660571. 
  14. ↑ Segers, Frank J. J.; van Laarhoven, Karel A.; Huinink, Hendrik P.; Adan, Olaf C. G.; Wösten, Han A. B.; Dijksterhuis, Jan (2016). Brakhage, A. A., ed. "The Indoor Fungus Cladosporium halotolerans Survives Humidity Dynamics Markedly Better than Aspergillus niger and Penicillium rubens despite Less Growth at Lowered Steady-State Water Activity". Applied and Environmental Microbiology (en inglés) 82 (17): 5089–5098. Bibcode:2016ApEnM..82.5089S. PMC 4988216. PMID 27316968. doi:10.1128/AEM.00510-16. 
  15. ↑ "Penicillium rubens Biourge ATCC ® 28089™". www.atcc.org. Consultado o 2020-06-17. 
  16. ↑ Raper, K. B.; Alexander, D. F.; Coghill, R. D. (1944). "Penicillin: II. Natural Variation and Penicillin Production in Penicillium notatum and Allied Species". Journal of Bacteriology 48 (6): 639–659. PMC 374019. PMID 16560880. doi:10.1128/JB.48.6.639-659.1944. 
  17. ↑ 17,0 17,1 Martín, Juan F. (2020). "Insight into the Genome of Diverse Penicillium chrysogenum Strains: Specific Genes, Cluster Duplications and DNA Fragment Translocations". International Journal of Molecular Sciences (en inglés) 21 (11): 3936. PMC 7312703. PMID 32486280. doi:10.3390/ijms21113936. 
  18. ↑ 18,0 18,1 Fierro, Francisco; Gutiérrez, Santiago; Diez, Bruno; Martín, Juan F. (1993). "Resolution of four large chromosomes in penicillin-producing filamentous fungi: the penicillin gene cluster is located on chromosome II (9.6 Mb) in Penicillium notatum and chromosome 1 (10.4 Mb) in Penicillium chrysogenum". Molecular and General Genetics (en inglés). 241-241 (5–6): 573–578. PMID 8264531. doi:10.1007/BF00279899. 
  19. ↑ 19,0 19,1 van den Berg, Marco A; Albang, Richard; Albermann, Kaj; Badger, Jonathan H; Daran, Jean-Marc; M Driessen, Arnold J; Garcia-Estrada, Carlos; Fedorova, Natalie D; Harris, Diana M; Heijne, Wilbert H M; Joardar, Vinita (2008). "Genome sequencing and analysis of the filamentous fungus Penicillium chrysogenum". Nature Biotechnology (en inglés) 26 (10): 1161–1168. PMID 18820685. doi:10.1038/nbt.1498. 
  20. ↑ Díez, B.; Gutiérrez, S.; Barredo, J. L.; van Solingen, P.; van der Voort, L. H.; Martín, J. F. (1990). "The cluster of penicillin biosynthetic genes. Identification and characterization of the pcbAB gene encoding the alpha-aminoadipyl-cysteinyl-valine synthetase and linkage to the pcbC and penDE genes". The Journal of Biological Chemistry 265 (27): 16358–16365. PMID 2129535. doi:10.1016/S0021-9258(17)46231-4. 
  21. ↑ Fierro, F.; Barredo, J. L.; Diez, B.; Gutierrez, S.; Fernandez, F. J.; Martin, J. F. (1995). "The penicillin gene cluster is amplified in tandem repeats linked by conserved hexanucleotide sequences.". Proceedings of the National Academy of Sciences (en inglés) 92 (13): 6200–6204. Bibcode:1995PNAS...92.6200F. PMC 41670. PMID 7597101. doi:10.1073/pnas.92.13.6200. 
  22. ↑ Wang, Fu-Qiang; Zhong, Jun; Zhao, Ying; Xiao, Jingfa; Liu, Jing; Dai, Meng; Zheng, Guizhen; Zhang, Li; Yu, Jun; Wu, Jiayan; Duan, Baoling (2014). "Genome sequencing of high-penicillin producing industrial strain of Penicillium chrysogenum". BMC Genomics (en inglés) 15 (Suppl 1): S11. PMC 4046689. PMID 24564352. doi:10.1186/1471-2164-15-S1-S11. 
  23. ↑ Kiel, Jan A.K.W.; van der Klei, Ida J.; van den Berg, Marco A.; Bovenberg, Roel A.L.; Veenhuis, Marten (2005). "Overproduction of a single protein, Pc-Pex11p, results in 2-fold enhanced penicillin production by Penicillium chrysogenum". Fungal Genetics and Biology (en inglés) 42 (2): 154–164. PMID 15670713. doi:10.1016/j.fgb.2004.10.010. 
  24. ↑ Ferrero, M. A.; Reglero, A.; Martín-Villacorta, J.; Fernández-Cañón, J. M.; Luengo, J. M. (1990). "Biosynthesis of benzylpenicillin (G), phenoxymethylpenicillin (V) and octanoylpenicillin (K) from glutathione S-derivatives". The Journal of Antibiotics 43 (6): 684–691. PMID 2166024. doi:10.7164/antibiotics.43.684. 
  25. ↑ Winkle, Walton Van; Herwick, Robert P. (1945). "Penicillin—a review*". Journal of the American Pharmaceutical Association (en inglés) 34 (4): 97–109. PMC 3802448. doi:10.1002/jps.3030340402. 
  26. ↑ Lobanovska, Mariya; Pilla, Giulia (2017). "Penicillin's Discovery and Antibiotic Resistance: Lessons for the Future?". The Yale Journal of Biology and Medicine 90 (1): 135–145. PMC 5369031. PMID 28356901. 
  27. ↑ Bush, K (2004). "Antibacterial drug discovery in the 21st century". Clinical Microbiology and Infection (en inglés) 10: 10–17. PMID 15522035. doi:10.1111/j.1465-0691.2004.1005.x. 
  28. ↑ Cantwell, C. A.; Beckmann, R. J.; Dotzlaf, J. E.; Fisher, D. L.; Skatrud, P. L.; Yeh, W. K.; Queener, S. W. (1990). "Cloning and expression of a hybrid Streptomyces clavuligerus cefE gene in Penicillium chrysogenum". Current Genetics 17 (3): 213–221. PMID 2111228. doi:10.1007/BF00312612. 
Traído desde «https://gl.wikipedia.org/w/index.php?title=Penicillium_rubens&oldid=6363168»