В исследовании, опубликованном 14 февраля 2017 года в журнале Genome Biology, международная группа, в которую входят исследователи из Объединенного института генома Министерства энергетики США (DOE JGI), научного учреждения Министерства энергетики США, сообщает о секвенировании геномов 10 новых видов Aspergillus. , более чем вдвое увеличившее количество секвенированных на сегодняшний день видов Aspergillus. Недавно секвенированные геномы сравнивали с восемью другими секвенированными видами Aspergillus. С помощью этого первого в истории общеродового обзора международный консорциум обнаружил, что Aspergillus имеет большее геномное и функциональное разнообразие, чем предполагалось ранее, что расширило диапазон потенциальных применений грибов, которые считаются одними из самых важных рабочих лошадок в биотехнологии.
«Некоторые виды Aspergillus уже получили статус клеточных фабрик для ферментов и метаболитов. Однако мало что известно о разнообразии видов на геномном уровне, и эта статья демонстрирует, насколько разнообразны виды этого рода», — сказал ведущий автор исследования Рональд де Врис из Института биоразнообразия грибов Вестердейка в Нидерландах. «Нельзя предположить, что вид Aspergillus будет иметь ту же физиологию, что и лучше изученный вид этого рода».
Исследование, проведенное в рамках Программы общественных наук DOE JGI, также демонстрирует важность оценки биоразнообразия внутри рода, чтобы понять, как можно более эффективно использовать грибы для решения множества проблем.Секвенирование разнообразного набора геномов Aspergillus позволяет исследователям создать более полный каталог ферментов для биотехнологических применений, добавил руководитель программы геномики грибов DOE JGI Игорь Григорьев, старший автор статьи. Эти применения включают использование Aspergillus для защиты сельскохозяйственных культур и предотвращения агентов, которые могут вызывать заболевания растений.
Сравнивая недавно секвенированные геномы с уже доступными, исследователи обнаружили огромное количество углеводно-активных ферментов (CAZymes) среди видов Aspergillus, предложив различные стратегии расщепления биомассы растений. CAZymes несут ответственность за разрушение стенок клеток растений, что полезно для промышленных предприятий, обрабатывающих растения, которые Министерство энергетики считает кандидатами на получение биоэнергетических культур. Сахара, которые являются частью этих клеточных стенок, не могут быть доступны и ферментированы для производства биотоплива, если стенки не будут разрушены такими агентами, как CAZymes.
«Каждый из этих 10 геномов кодирует уникальный состав CAZymes — и более широкий ассортимент помогает составлять ферментные коктейли, лучше подходящие для различных типов биомассы растений, чтобы эффективно преобразовывать их в биотопливо», — сказал Григорьев.По словам де Вриза, помимо биотоплива CAZymes может также способствовать производству бумаги, текстиля, продуктов питания, кормов и фармацевтических препаратов.Сравнительный анализ геномов также позволил исследователям выявить большое разнообразие генов, которые: 1) позволяют грибам продуцировать вторичные метаболиты, соединения, которые могут быть полезны для таких применений, как защита растений; и 2) позволяет грибам переносить стресс.
Знания, полученные в области вторичного метаболизма и реакции на стресс, помогут лучше понять механизмы, лежащие в основе этих функций.Но, несмотря на полученные новые открытия, де Фрис подчеркивает, что многое еще остается неизвестным о полном спектре того, что может делать Aspergillus. «[Еще] есть чему поучиться и получить от лучшего изучения [Aspergillus]», — сказал он. «Потенциал приложений в рамках этого рода практически не затронут».
Григорьев добавляет: «Воодушевленные результатами этого исследования, мы теперь продолжаем более глубокое изучение рода Aspergillus, секвенируя оставшиеся 300 видов, каждый из которых несет уникальный состав генов, ферментов и путей развития».