Comparative genome mining of endophytic Aspergillus species reveals conserved biosynthetic gene clusters across multiple hosts
Questo studio presenta la prima analisi genomica comparativa di *Aspergillus fumigatus* ed *Aspergillus terreus* endofiti isolati da piante medicinali iraniane, rivelando un'elevata diversità di cluster genici biosintetici conservati e specie-specifici che evidenziano il loro eccezionale potenziale metabolico per la scoperta di prodotti naturali.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
Nel profondo dei tessuti sani delle piante, invisibile a occhio nudo, vive un mondo nascosto di funghi. Questi non sono le muffe che fanno marcire la frutta o i funghi che punteggiano il suolo della foresta; sono endofiti, residenti microscopici che vivono all'interno di una pianta senza renderla malata. Per decenni, gli scienziati hanno sospettato che questi ospiti nascosti siano fabbriche chimiche, capaci di produrre composti unici che aiutano la pianta a sopravvivere alla siccità o a combattere i parassiti. Tra i più prolifici di questi residenti microscopici figurano specie di Aspergillus, un genere di funghi presente quasi ovunque sulla Terra. Mentre alcuni specie di Aspergillus sono note per causare malattie negli esseri umani o per deteriorare il cibo, altre vivono pacificamente all'interno delle piante, e i ricercatori sono sempre più interessati a quali segreti chimici possano custodire. La grande domanda è se la specifica pianta in cui vive un fungo cambi i prodotti chimici che esso realizza, o se il fungo porti con sé un set standard di strumenti chimici indipendentemente dalla sua dimora. Comprendere questa relazione è crucialo per la scoperta di nuovi medicinali, poiché molti farmaci salvavita, dagli antibiotici ai trattamenti per l'abbassamento del colesterolo, sono stati originariamente scoperti nei funghi.
In uno studio recente, ricercatori in Iran si sono posti l'obiettivo di esplorare questa relazione osservando due tipi specifici di funghi Aspergillus presenti all'interno di tre diverse piante medicinali. Il team si è concentrato su Aspergillus fumigatus e Aspergillus terreus, due specie note per la loro capacità di produrre sostanze chimiche complesse. Hanno raccolto campioni dalle foglie di spinovecchio e di malvarosa, nonché dalle radici di salicornia, tutte autoctone della regione dell'Azerbaigian orientale. Sterilizzando accuratamente le superfici delle piante e coltivando i funghi in laboratorio, hanno confermato che A. fumigatus era un vero generalista, presente vivendo all'interno di tutte e tre le diverse piante e sia nelle foglie che nelle radici. Al contrario, A. terreus era più selettivo, apparendo solo nelle radici della salicornia e nelle foglie dello spinovecchio, ma essendo completamente assente dalla malvarosa. Questa differenza nel luogo in cui i funghi sono stati trovati ha suggerito che A. fumigatus sia altamente adattabile, mentre A. terreus potrebbe essere più esigente riguardo al proprio ospite.
Per capire perché questi funghi si comportino diversamente, i ricercatori si sono rivolti a una tecnica chiamata estrazione del genoma (genome mining). Invece di far crescere i funghi per vedere quali sostanze chimiche producono in una capsula di Petri, hanno guardato direttamente ai progetti genetici, o genomi, delle due specie. Hanno utilizzato un programma informatico specializzato per scansionare il DNA alla ricerca di "cluster di geni biosintetici". Questi sono gruppi di geni che lavorano insieme come una linea di montaggio di una fabbrica per costruire specifici composti chimici. L'analisi ha rivelato una differenza sorprendente nel potenziale di questi due funghi. Il genoma di A. fumigatus conteneva 44 di questi cluster di geni, mentre A. terreus possedeva un massiccio 73. Questo numero elevato per A. terreus è tra i più alti mai registrati per un fungo che vive all'interno di una pianta, suggerendo che possieda una straordinaria capacità di creare una vasta gamma di composti chimici.
Quando i ricercatori hanno confrontato i cluster di geni delle due specie, hanno scoperto che 15 di essi erano condivisi da entrambi. Questi cluster comuni probabilmente producono strumenti essenziali per la sopravvivenza, come i siderofori, ovvero molecole che aiutano il fungo ad acquisire il ferro dall'ambiente della pianta, un nutriente che è spesso scarso. Hanno anche condiviso geni per i terpeni, che sono sostanze chimiche volatili che possono aiutare nella comunicazione o nella difesa. Tuttavia, le differenze erano altrettanto importanti. A. fumigatus possedeva cluster di geni unici per la produzione di fumagillina, un composto noto per bloccare la crescita dei vasi sanguigni, e gliotossina, che influenza il sistema immunitario. A. terreus, d'altro canto, portava le specifiche istruzioni genetiche per produrre lovastatina, un famoso farmaco usato per abbassare il colesterolo, oltre all'acido terreico. Lo studio ha dimostrato che, sebbene entrambi i funghi condividano un kit di base per vivere all'interno delle piante, hanno evoluto specializzazioni distinte, con A. terreus che appare avere un laboratorio chimico molto più grande e diversificato rispetto al suo compagno.
I ricercatori hanno inoltre notato che l'assenza di A. terreus nella pianta di malvarosa potrebbe essere dovuta alle difese chimiche della pianta stessa, che potrebbero inibire questo specifico fungo permettendo invece a A. fumigatus, più adattabile, di prosperare. Sebbene lo studio abbia identificato il potenziale genetico per queste sostanze chimiche, l'autore ha avvertito che possedere i geni non garantisce che il fungo stia attualmente producendo tali composti; molte di queste fabbriche genetiche rimangono silenti a meno che non vengano attivate da condizioni specifiche. Ciononostante, i risultati confermano che questi funghi endofiti sono ricchi fonti di diversità biologica. Mappando il potenziale genetico dei funghi dalle piante medicinali iraniane, lo studio evidenzia come esse siano candidati promettenti per la futura scoperta di farmaci, offrendo uno sguardo sulla vasta e nascosta biblioteca chimica che le piante e i loro partner microscopici condividono.
Sommerso dagli articoli nel tuo campo?
Ricevi digest giornalieri degli articoli più recenti corrispondenti alle tue parole chiave di ricerca — con riassunti tecnici, nella tua lingua.