Tolypocladium inflatum — это гриб- аскомицет, первоначально выделенный из образца норвежской почвы , который при определенных условиях производит иммунодепрессант циклоспорин . [5] В своей половой стадии ( телеоморф ) он паразитирует на жуках -скарабеях . Он образует небольшой сложный аскокарпий , который возникает из трупа своего хозяина-жука. В своей бесполой стадии ( анаморф ) он представляет собой белую плесень , которая растет на почве. Он гораздо чаще встречается в своей бесполой стадии, и именно эта стадия изначально получила название Tolypocladium inflatum . [5]
В 1969 году образец почвы, содержащий микрогрибы из Норвегии , найденный Гансом Петером Фреем [6] , был привезен в Швейцарию [5], из которого был выделен гриб, ошибочно идентифицированный как Trichoderma polysporum . [7] В 1971 году австрийский миколог Вальтер Гамс повторно идентифицировал изолят как ранее неизвестный микрогриб, связанный с порядком Hypocreales. [8] Он выделил род Tolypocladium для изолята, который он назвал T. inflatum Gams. [8] Таксон характеризуется набухшими фиалидами , скудно разветвленными конидиеносцами и небольшими одноклеточными конидиями, находящимися в слизистых головках. [8] Канадский миколог Джон Биссетт повторно исследовал штамм в 1983 году, обнаружив, что он соответствует виду Pachybasium niveum , грибу, описанному до работы Гамса. Согласно правилам приоритета публикации для ботанической номенклатуры , Биссетт предложил комбинацию Tolypocladium niveum . [8] Однако из-за экономической важности грибка для фармацевтической промышленности и того факта, что неправильное название уже прочно укоренилось, было сделано и принято предложение официально сохранить название T. inflatum по сравнению с более ранними названиями, установив правильное название плесени, которая производит циклоспорин, как Tolypocladium inflatum .
Tolypocladium inflatum чаще всего встречается в почве или листовой подстилке, особенно в высоких широтах на холодных почвах. [ 8] Вид характеризуется сферически раздутыми фиалидами , которые заканчиваются узкими шейками, несущими почти шаровидные конидии . [8] T. inflatum обладает высокой устойчивостью к свинцу и, как было обнаружено, доминирует среди микотов почв, загрязненных свинцом. [9] Исследование, проведенное Baath et al ., показало, что 35% грибковых изолятов, извлеченных из почвы, насыщенной свинцом, были T. inflatum . [9]
В 1996 году Кэти Ходж из Корнелльского университета и ее коллеги определили, что плесень T. inflatum является бесполым состоянием того, что тогда было известно как Cordyceps subsessilis . [10] Cordyceps subsessilis позже был перемещен в род Elaphocordyceps . Однако, согласно принципу ICN 2011 года « один гриб, одно имя », грибы не могут иметь разные названия для своих анаморфных и телеоморфных стадий, если они считаются одним и тем же видом, поэтому Elaphocordyceps subsessilis был сделан синонимом Tolypocladium inflatum . [1] [11]
Геном штамма /изолята T. inflatum NRRL 8044 (ATCC 34921) был секвенирован и опубликован в 2013 году Бушли и его коллегами. [12] Это был тот же штамм, из которого впервые был выделен циклоспорин.
Tolypocladium inflatum похож на другие грибы порядка Hypocreales в генерации различных биологически активных вторичных метаболитов . [13] Из T. inflatum вырабатываются две значительные группы метаболитов : циклоспорины и эфрапептины . [10] Циклоспорин проявляет инсектицидные и противогрибковые свойства [10] и является ключевым иммунодепрессантом , используемым для предотвращения отторжения трансплантированных органов. [13] Циклоспорин А также имеет потенциальное применение в лечении аутоиммунных заболеваний . [10] Геном нитчатого T. inflatum содержит кластер из 12 генов, связанный с повторяющимся элементом. [13] [14] Эфрапептины являются ингибиторами митохондриальной и прокариотической АТФазы , которые также обладают инсектицидными и противогрибковыми свойствами. [10] Мало что известно о роли этих метаболитов в экологии грибка. [10] В 2011 году Линн и его коллеги изучали сырые экстракты T. inflatum и обнаружили, что грибок продуцирует шесть новых вторичных метаболитов и четыре других производных хламидоспорола. [15]
Хотя Tolypocladium inflatum в основном является почвенным грибом [13], его половое состояние было обнаружено в качестве патогена насекомых и клещей-вредителей, [10] в частности, личинок жуков и двупятнистого паутинного клеща . [13] [16] Ходж и его коллеги предположили, что гриб мог возникнуть как патоген насекомых, но со временем эволюционировал и выжил бесполым путем как факультативный почвенный сапробионт . [10] Хотя не было показано, что T. inflatum влияет на нематод , исследователи Сэмсон и Соарес выдвинули гипотезу, что у видов Tolypocladium может быть альтернативный хозяин нематод. [10] Tolypocladium inflatum также продуцирует вещества, которые подавляют рост in vitro ряда видов грибов. [17] Некоторые предполагают, что T. inflatum также может обладать способностью подавлять колонизацию хозяев некоторыми грибковыми патогенами растений. [17] Например, T. inflatum оказал небольшое, но значимое влияние на ингибирование образования микоризы . [17] Кроме того, вторичные метаболиты, выделенные из сырого экстракта T. inflatum, показали умеренную цитотоксичность против восьми линий опухолевых клеток человека, включая A549 ( аденокарцинома легких человека ), A375 (злокачественная меланома человека ) и MCF-7 ( рак молочной железы человека ). [15]
Tolypocladium inflatum давно представляет интерес для биотехнологии из-за его продукции относительно нецитотоксичного, природного 11- аминокислотного [18] циклического пептида [19], называемого Циклоспорин А. [13] Циклоспорин является иммунодепрессантом, используемым для лечения аутоиммунных заболеваний и профилактики отторжения при трансплантации органов. [5] Циклоспорин А действует путем нацеливания и связывания с человеческим циклофилином А. [13] Это связывание циклоспорина с циклофилином ингибирует кальциневрин и эффективно ингибирует иммунную систему человека . [13] Без кальциневрина блокируется активность ядерного фактора активированных Т-клеток и регуляторов транскрипции ИЛ -2 в Т-лимфоцитах . [13] Циклоспорин А значительно изменяет ядерную морфологию мононуклеарных лейкоцитов периферической крови человека in vitro с яйцевидной на радиально распластанную дольчатую структуру. [18] Уровни экспрессии аланинрацемазы влияют на уровень продукции циклоспорина T. inflatum . [19] Циклоспорин А впервые был введен в медицинское использование в 1970-х годах после трансплантации органов для снижения отторжения трансплантата . [20] Это использование было основано на способности циклоспорина вмешиваться в биосинтез лимфокинов . [20] Циклоспорин А также обладает противовоспалительными , противогрибковыми и противопаразитарными свойствами. Он был рекомендован для лечения аутоиммунных заболеваний, а также для потенциального лечения ревматоидного артрита , диабета I типа и ВИЧ-1 . [19] Несмотря на его использование в медицине, циклоспорин А проявляет значительную нефротоксичность , кардиотоксичность и гепатотоксичность. [21] Препараты, содержащие циклоспорин А, произведенный T. inflatum, являются основным продуктом фармацевтической компании Novartis . [5]