Существуют миллионы видов грибов, и те несколько сотен, которые относятся к роду Aspergillus, играют важную роль в различных областях, от промышленного производства до патогенов сельскохозяйственных растений. Сообщается 22 октября 2018 г. в журнале Nature Genetics группой ученых из Датского технического университета, Объединенного института генома (JGI) Министерства энергетики США (DOE), Центра научных исследований Министерства энергетики США и Объединенного института биоэнергетики. (JBEI), Исследовательский центр биоэнергетики Министерства энергетики США, представляет первый крупный анализ грибковой подгруппы Aspergillus, раздел Nigri.
«Аспергиллы - это такой важный род не только для биотехнологии, но и для всех ролей, которые он играет в сельском хозяйстве, здоровье человека, производстве ферментов и ферментации пищевых продуктов», - сказал соавтор исследования Скотт Бейкер, руководитель научной области в Лаборатория молекулярных наук об окружающей среде, национальный пользовательский объект Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории и член группы JBEI по грибковой биотехнологии. «Это швейцарский армейский нож среди родов грибов в том, что касается его воздействия на важные для нас вещи».
Результаты являются частью долгосрочного проекта по секвенированию, аннотированию и анализу геномов более 300 грибов Aspergillus. Шесть геномов грибов в секции Nigri уже были секвенированы ранее; JGI секвенировала и аннотировала 23 дополнительных генома грибов в подгруппе. К ним относятся геномы 20 видов и несколько изолятов одного и того же вида Aspergillus niger. Полученный сборник позволяет исследователям проводить внутривидовые сравнения внутри секции Nigri, а также сравнивать геномы грибов в подгруппе с другими геномами в пределах рода Aspergillus.
Изучение видового разнообразия
«Сравнение внутри таксономической секции и между ними позволяет нам построить генетический профиль для этой секции, который может быть связан с фенотипами (известными характеристиками) видов в секции», - сказал старший автор исследования Микаэль Андерсен из Технический университет Дании. «Это весьма полезно во многих отношениях, например, для идентификации новых уникальных ферментов или связывания интересного биоактивного соединения с генами биосинтеза. Это прокладывает путь для новых устойчивых клеточных фабрик».
Бейкер добавил, что внутривидовые сравнения внутри подгруппы дают исследователям возможность изучить разнообразие видов и углубиться в эволюцию грибов. «Это дает нам представление о различиях между этими действительно близкородственными видами», - сказал он. «Когда мы создаем организмы, мы вносим изменения. Итак, можем ли мы извлечь из процесса естественной эволюции какие-то идеи, которые помогут нам лучше создавать штаммы, которые могут принести нам пользу?»
Выбрав секцию нигри, исследователи признали множество промышленных применений грибов в этой подгруппе. Они служат организмами-производителями 49 из 260 промышленных ферментов, а также являются очень эффективными производителями ферментов и вторичных метаболитов. Руководитель программы JGI Fungal Игорь Григорьев сказал, что одной из целей секвенирования геномов в пределах рода Aspergillus является увеличение каталога углеводно-активных ферментов (CAzymes), которые могут разрушать клеточные стенки растений и, таким образом, могут применяться в миссии Министерства энергетики США по разработке промышленных процессы производства устойчивых альтернативных видов топлива с использованием культур-кандидатов в качестве сырья для биоэнергетики.
Тысячи новых генов
Команда обнаружила тысячи новых генов. Для всех наборов генов, уникальных для секции Nigri, они идентифицировали кластеры видоспецифичных генов, которые связаны с такими функциями, как вторичный метаболизм, регуляция генов или регуляция белков. Кроме того, хотя существуют общие кластеры генов для биосинтеза вторичных метаболитов, все грибы Aspergillus секции Nigri имеют свои собственные уникальные наборы генов для вторичного метаболизма.
Андерсен отметил, что по мере того, как команда продолжает секвенировать и аннотировать больше геномов в пределах рода Aspergillus, они стремятся сообщать о большем количестве разделов. «На подходе еще много интересных открытий; разнообразие огромно, а потенциал биоэнергетики, биотехнологии и биотерапии у каждого вида ошеломляет».