Metabolomics of the genus Penicillium fungi


Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The metabolome of the 113 Penicillium fungi strains isolated from various habitats were investigated, including from the permafrost of the Arctic and Antarctic. In polyphasic taxonomy, the new system that has been used in recent years to identify the fungi of the genus Penicillium, secondary metabolite profiles are applied together with the micro- and macro-morphological characteristics of the strains. The species identification of penicillae by morphological features, isolated from natural substrates, is often difficult. For example, in fresh isolates from low-temperature ecotopes, a shift of temperature growth optimum is observed toward lower temperatures compared with typical strains. Therefore, the metabolite profiles obtained using metabolomic are the easiest way to obtain informative data that can be used for the purposes of the taxonomy of fungi. As a result of screenings, profiles of secondary metabolites were successfully applied to the species identification of strains. Some strains isolated from modern habitats had a more complete spectrum of diagnostic secondary metabolites compared with strains isolated from permafrost from 15 to 600 thousand years old. For example, 10 strains of P. commune, isolated from ancient Arctic sediments, synthesized only CPA, and 7 strains, isolated at cheese-making factory, formed CPA and rugulo-vasines. New producers of biologically active compounds were found which may be promising for drug biotechnology. The production of mycophenolic acid, which is used as an immunosuppressive agent, is found in the strains of P. brevicompactum and P. roqueforti.

Full Text

Restricted Access

About the authors

T. V Antipova

Skryabin Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms (IBPM RAS)

Ph.D. (Biol.) Senior Research Scientist

V. P Zhelifonova

Skryabin Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms

Ph.D.(Biol.) Senior Research Scientist

A. G Kozlovsky

Skryabin Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms

Email: kozlovski@ibpm.pushchino.ru
Dr.Sc. (Biol.) Leading Research Scientist

References

  1. Grijseels S., Nielsen J.C., Nielsen J., Larsen T.O., Frisvad J.C., Nielsen K.F., Frandsen R.J.N., Workman M. Physiological characterization of secondary metabolite producing Penicillium cell factories // Fungal Biol Biotechnol. 2017; 4: 8.
  2. Nielsen J.C., Grijseels S., Prigent S., Ji B., Dainat J. Global analysis of biosynthetic gene clusters reveals vast potential of secondary metabolite production in Penicillium species. // Nature Microbiology. 2017; 2: 17044.
  3. Nielsen K.F., Larsen T.O. The importance of mass-spectrometric dereplication in fungal secondary metabolite analysis // Front. Microbiol. 2015; 6: 71.
  4. Samson R.A., Frisvad J.C. Penicillium subgenus Penicillium: new taxonomic schemes, mycotoxins and other extrolites // Stud. Mycol. 2004; 49: 1-241.
  5. Houbraken J., Frisvad J.C., Seifert K.A., Overy D.P., Tuthill D.M., Valdez J.G., Samson R.A. New penicillin-producing Penicillium species and an overview Chrysogena // Persoonia. 2012; 29: 78-100.
  6. Антипова Т.В., Желифонова В.П., Баскунов Б.П., Кочкина Г.А., Озерская С.М., Козловский А.Г. Экзометаболиты грибов рода, выделенных из различных экосистем высоких широт // Микробиология. 2018. № 87. С. 519-529.
  7. Козловский А.Г., Антипова Т.В., Желифонова В.П., Баскунов Б.П., Кочкина Г.А., Озерская С.М. Экзометаболиты грибов секции Crysogena рода Penicillium, выделенных из низкотемпературных экотопов // Микробиология. 2016. № 85. С. 145-153.
  8. Cole R.J., Schweikert M.A. Handbook of secondary fungal metabolites. Amsterdam: Acad. Press, 2003; 1-3: 1925.
  9. Козловский А.Г., Желифонова В.П., Антипова Т.В. Биосинтез клавиновых эргоалкалоидов грибом Penicillium palitans Westling 1911, выделенным из многолетнемерзлых древних отложений // Прикладная биохимия и микробиология. 2009. № 45. С. 202-206.
  10. Желифонова В.П., Антипова Т.В., Озерская С.М., Кочкина Г.А., Козловский А.Г. Вторичные метаболиты грибов рода Penicillium, выделенных из многолетней мерзлоты, как хемотаксономические маркеры // Микробиология. 2009. № 78. С. 393-398.
  11. Антипова Т.В., Желифонова В.П., Баскунов Б.П., Озерская С.М., Иванушкина Н.Е., Козловский А.Г. Новые продуценты биологически активных соединений - грибы рода Penicillium, выделенные из вечной мерзлоты // Прикл. биохимия и микробиология. 2011. № 47. С. 318-23.
  12. Козловский А.Г., Желифонова В.П., Антипова Т.В., Баскунов Б.П., Кочкина Г.А., Озерская С.М. Профили вторичных метаболитов грибов рода Penicillium, выделенных из многолетней арктической и антарктической многолетней мерзлоты, как элементы полифазной таксономии // Микробиология. 2012. № 81. С. 332-338.
  13. Желифонова В.П., Антипова Т.В., Козловский А.Г. Биосинтез фумихиназолинов грибом Penicillium thymicola // Прикладная биохимия и микробиология. 2012. № 48. С. 334-339.
  14. Kozlovsky A.G., Zhelifonova V.P., Antipova T.V., Baskunov B.P., Ivanushkina N.E., Ozerskaya S.M. Exometabolites of mycelial fungi isolated in production premises of cheesemaking and meat-processing plants // Food Addit. Contaminants: Part A. 2014; 31: 300-306.
  15. Буркин А.А., Кононенко Г.П., Кочкина Г.А., Озерская С.М. Иммуноферментный анализ PR-токсина в таксономической оценке грибов рода Penicillium Link // Прикладная биохимия и микробиология. 2007. № 43. С. 505-510.
  16. Антипова Т.В., Желифонова В.П., Кочкина Г.А., Козловский А.Г. Особенности роста и биосинтеза ругуловазинов у грибов Penicillium variabile Sopp 1912 // Микробиология. 2008. № 77. С. 502-507.
  17. Kozlovsky A.G., Zhelifonova V.P., Adanin V.M., Ozerskaya S. M., Grafe U. Cyclocitrinol, a new metabolite from Penicillium citrinum // Pharmazie. 2000; 55: 470-471.
  18. Козловский А.Г., Желифонова В.П., Антипова Т.В. Гриб Penicillium citrinum, выделенный из вечномерзлотных древних отложений, как продуцент эргоалкалоидов и новых хинолиновых алкалоидов хиноцитрининов // Прикладная биохимия и микробиология. 2005. № 41. С. 568-572.
  19. Козловский А.Г., Желифонова В.П., Антипова Т.В., Зеленкова Н.Ф. Физиолого-биохимическая характеристика грибов рода Penicillium - продуцентов эргоалкалоидов и хиноцитрининов // Прикладная биохимия и микробиология. 2011. № 47. С. 469-473.
  20. Bladt T.T., Frisvad J.C., Peter Boldsen Knudsen P.B., Larsen T. O. Anticancer and antifungal compounds from Aspergillus, Penicillium and other filamentous fungi // Molecules. 2013; 18: 11338-11376.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2019 Russkiy Vrach Publishing House

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies