Сравнительный анализ видов Aspergillus даёт общее представление о разнообразии грибов

В мире грибов Aspergillus — промышленная суперзвезда. Например, Aspergillus niger десятилетиями используется для производства лимонной кислоты — соединения, часто добавляемого в продукты питания и фармацевтику — путём ферментации в промышленных масштабах. Другие виды этого рода играют ключевую роль в производстве биотоплива, а также в здоровье растений и человека. Поскольку большинство из 350 его видов ещё не секвенировано и не проанализировано, исследователи находятся лишь на вершине айсберга в понимании полного потенциала Aspergillus и спектра полезных соединений, которые они могут производить.

В исследовании, опубликованном 14 февраля 2017 года в журнале Genome Biology, международная команда, включая исследователей из Объединённого института генома Министерства энергетики США (DOE JGI), сообщает о секвенировании геномов 10 новых видов Aspergillus, более чем вдвое увеличив количество секвенированных на сегодня видов. Вновь секвенированные геномы сравнили с восемью другими секвенированными видами Aspergillus. Впервые получив общее представление о роде, консорциум обнаружил, что Aspergillus обладает большим геномным и функциональным разнообразием, чем считалось ранее, что расширяет диапазон потенциального применения этих грибов, считающихся одними из важнейших «рабочих лошадок» в биотехнологии.

Каталог ферментов для биотехнологических применений

Секвенирование разнообразного набора геномов Aspergillus позволяет исследователям создать более полный каталог ферментов для биотехнологических применений. Эти применения включают использование Aspergillus для защиты сельскохозяйственных культур и борьбы с агентами, вызывающими болезни растений.

Сравнив новые геномы с уже доступными, исследователи обнаружили огромное разнообразие углевод-активных ферментов (CAZymes) среди видов Aspergillus, что указывает на различные стратегии разложения растительной биомассы. CAZymes ответственны за расщепление клеточных стенок растений, что полезно для промышленной переработки культур-кандидатов на роль биоэнергетических. Сахара, входящие в состав этих клеточных стенок, не могут быть доступны и ферментированы для производства биотоплива, если стенки не разрушены такими агентами, как CAZymes.

Помимо биотоплива, CAZymes также могут способствовать производству бумаги, текстиля, продуктов питания, кормов и фармацевтических препаратов.

Стремление к более глубокому изучению

Сравнительный анализ геномов также позволил исследователям выявить большое разнообразие генов, которые: 1) позволяют грибам производить вторичные метаболиты (соединения, полезные для таких применений, как защита урожая); и 2) обеспечивают устойчивость грибов к стрессу. Знания, полученные о вторичном метаболизме и реакции на стресс, помогут лучше понять механизмы, лежащие в основе этих функций.

Однако, несмотря на новые открытия, подчёркивается, что многое в полном спектре возможностей Aspergillus остаётся неизвестным. «Потенциал для применений в пределах рода едва затронут». «Ободрённые результатами этого исследования, мы теперь стремимся к более глубокому изучению рода Aspergillus, секвенировав оставшиеся 300 видов, каждый из которых несёт уникальный набор генов, ферментов и путей».

Все грибные геномы доступны на портале Fungal Genomics DOE JGI MycoCosm.