Überblick 1.) Aspergillus - Charakterisierung der Gattung - Chemodiversität der Gattung 2.) Aspergillus Untergattungen und Sektionen - Gemeinsamkeiten.

Präsentation zum Thema: "Überblick 1.) Aspergillus - Charakterisierung der Gattung - Chemodiversität der Gattung 2.) Aspergillus Untergattungen und Sektionen - Gemeinsamkeiten."—  Präsentation transkript:

0 Chemodiversity in the genus Aspergillus
Frisvad, Jens C., and Thomas O. Larsen. "Chemodiversity in the genus Aspergillus." Applied microbiology and biotechnology 99.19 (2015): Universität des Saarlandes, , Carolina Schillinger

1 Überblick 1.) Aspergillus - Charakterisierung der Gattung - Chemodiversität der Gattung 2.) Aspergillus Untergattungen und Sektionen - Gemeinsamkeiten - Einmalige Sekundärmetabolite - Isoextrolite - Heteroisoextrolite 3.) Schlussfolgerung/Diskussion

2 1.) Aspergillus - Charakterisierung der Gattung
= eine über 350 Arten umfassende Gattung von Schimmelpilzen mit aspergillförmigen Sporenträgern - zur Gattung zählen 6 Untergattung mit jeweils mehreren Sektionen und vielen Arten - taxonomische Charakterisierung heute v.a. unter Berücksichtigung von genutzten Nähstoffen, produzierten Sekundärmetaboliten & extrazellulären Enzymen & öko- physiologischen Aspekten  Aspergillus sp. produzieren zahlreiche Extrolite (= extrazelluläre chem. Moleküle) - zu den Extroliten zählen Sekundärmatbolite (SM), bioaktive Peptide/Proteine, Lectine, Enzyme & Hydrophobine http.: wikipedia.org

3 1.) Aspergillus - Charakterisierung der Gattung
- biotechnologischer Einsatz von Aspergillus sp. (v.a. A. niger, A. oryzae & A. terreus) zur Chemie- und Exoenzym-Produktion - einige Aspergillus sp. sind jedoch auch pathogen A. niger Zitronensäure upload.wikimedia.org

4 1.) Aspergillus- Chemodiversität der Gattung
- Sekundärmetabolitprofile in den unterschiedlichen Aspergillus Sektionen sind Spezies-spezifisch  einmalige/einzigartige SM, gleiche SM, welche in phylogenetisch unterschiedlichen Aspergillus Untergattungen und Sektionen produziert werden (Isoextrolite) & analoge SM, welche biosynthetische und funktionell ähnlich sind (Hetreoisoextrolite) - Viele Aspergillus sp. innerhalb einer Sektion können dieselben SM bilden  Horizontaler Gentransfer (HGT)

5 1.) Aspergillus- Chemodiversität der Gattung
Einige gut bekannte SM von Aspergillus sp. verschiedenster Sektionen

6 2.) Aspergillus Untergattungen und Sektionen- Gemeinsamkeiten
Circumdati Polypaecilum/ Phialosimplex Fumigati Nidulantes Cremei Aspergillus

7 2.) Aspergillus Untergattungen und Sektionen- Einzigartige/Einmalige Extrolite
Circumdati - Mykotoxin & selektiver Antagonist des Choleocystokinin-Rezeptors (CCKA)

8 2.) Aspergillus Untergattungen und Sektionen- Einzigartige/Einmalige Extrolite
Nidulantes - biologische Aktivitäten: Wachstumsinhibierung und Induktion der Differenzierung & Apoptose humaner Leukämiezellen

9 2.) Aspergillus Untergattungen und Sektionen- Einzigartige/Einmalige Extrolite
Fumigati - binden an Aktinfilamente und blockieren deren Polymerisierung und Elongation  Veränderung der Zellmorphologie, Inhibierung der Zellteilung und Induktion von Apoptose

10 2.) Aspergillus Untergattungen und Sektionen- Einzigartige/Einmalige Extrolite
- induziert Nekrose von Krebszellen durch Reduktion der ATP-Level

11 2.) Aspergillus Untergattungen und Sektionen- Isoextrolite
= gleiche SM, welche von phylogenetisch unterschiedlichen Aspergillus Untergattungen und Sektionen produziert werden Die Bildung von Isoextroliten beruht vermutlich auf HGT oder der Formation bereits bestehender Gencluster HGT kann bei Konkurrenz/Kooperation von Arten im gleichen Habitat ausgelöst werden  gleiche „ökologische Challenge“ Bsp.1: Sterigmatocystin  kommt in verschiedenen Gattungen (z.B. Humicola/Aspergillus) sowie in unterschiedlichen Aspergillus Sektionen (z.B. Flavi, Cremei) vor

12 2.) Aspergillus Untergattungen und Sektionen- Isoextrolite
Bsp. 2: Bicyclo [2.2.2] diazaoctane (z.B. Stephacidine)  produziert von Spezies eng verknüpfter Sektionen (z.B. Circumdati, Nigri & Candidi) und von Spezies entfernterer Sektionen (z.B. Versicolores) Teils auch Bildung gleicher SM von „fremden“ Aspergillus sp. (z.B. Pseurotin A) Stephacidin A

13 2.) Aspergillus Untergattungen und Sektionen- Hetroisoextrolite
= analoge SM, welche biosynthetisch und funktionell ähnlich sind - Bsp 1: Von 6-Methylsalicylsäure (6-MSA) abgeleitete SM

14 2.) Aspergillus Untergattungen und Sektionen- Hetroisoextrolite
Bsp 2: Sphingofungine, Fumonisine & Fumifungin  werden als Antimykotika eingesetzt A. fumigatus produziert Sphingofungine & Fumifungin A. niger produziert Sphingofungine & Fumonisine

15 2.) Aspergillus Untergattungen und Sektionen- Hetroisoextrolite
Bsp 3: Shikiminsäure-abgeleitet analoge SM  werden alle über den Shikiminsäure-Stoffwechselweg produziert

16 2.) Aspergillus Untergattungen und Sektionen- Hetroisoextrolite
Bsp 4: Emodin-abgeleitete SM Emodin wird von vielen Aspergillus sp. produziert, kommt aber auch in Penicillium vor antibakterielle, antifungale, antiparasitäre & antivirale Effekte & Antioxidanz wird in Abhängigkeit der Aspergillus Sektionen in verschiedene weitere SM umgewandelt

17 3.) Schlussfolgerung/Diskussion
Organismen der Gattung Aspergillus können zahlreiche spezialisierte SM bilden: einmalige SM, Isoextrolite & Heteroisoextrolite  rießige Gattung Ähnlichkeiten vieler produzierter SM  Gattung sollte nicht in kleinere Gattungen gesplittet werden Einzigartige SM innerhalb der Sektionen kommen im Allgemeinen nur in Aspergillus vor

18 3.) Schlussfolgerung/Diskussion
In Zukunft könnten noch weitere einzigartige SM (z.B. mit antibakteriellem Potential) in den Aspergillus Sektionen identifiziert werden Die Fähigkeit der Aspergillus sp. Extrolite zu sekretieren verdeutlicht deren „ökologische Challenges“ untereinander  muss phylogenetisch berücksichtigt werden Die Entwicklung der SM beruht wahrscheinlich auf Gen-Duplikationen, HGT und/oder der Formation neuer Gencluster als Reaktion auf die Umwelt

19 Quellen s.gif Frisvad, Jens C., and Thomas O. Larsen. "Chemodiversity in the genus Aspergillus." Applied microbiology and biotechnology 99.19 (2015): ure_-_Citric_acid.svg/250px-Zitronens%C3%A4ure_-_Citric_acid.svg.png 40Xb.jpg

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