بنيسيليوم روبينز

اضغط هنا للاطلاع على كيفية قراءة التصنيف
اضغط هنا للاطلاع على كيفية قراءة التصنيف

روبنز بنسيليوم

المرتبة التصنيفية نوع  تعديل قيمة خاصية (P105) في ويكي بيانات
التصنيف العلمي
المملكة: الفطريات
الشعبة: الفطريات الزقية
الطائفة: العوفنيات
الجنس: البنسيليوم
النوع: روبنز
الاسم العلمي
Penicillium rubens  تعديل قيمة خاصية (P225) في ويكي بيانات
تعديل مصدري - تعديل  طالع توثيق القالب


بنيسيليوم روبينز هو نوع من الفطريات التي تنتمي لجنس البنيسليوم كان أول أنواع فطر البنيسيليوم المعروفة التي استخدمت لإنتاج مادة البنسلين التي تعمل كمضاد حيوي، وهو الاكتشاف الذي نال عنه ألكسندر فلمينج جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء في عام 1945.[1]

كان فيليبيرت ميلشيور جوزيف إي بيورغ هو أوّل من وصف بنيسيليوم روبينز في عام 1923.

استخلصت مادّة البنسلين من عدة أنواع أخرى من فطر البنيسيليوم مثل بنيسيليوم روبروم، وبنيسيليوم نوتاتوم، وبنيسيليوم كريسوجينوم، ولكن من خلال المقارنة الجينية، وتحليل النشوء والتطور أثبتت الأبحاث في عام 2011 إن بنيسيليوم روبينز كان هو أفضل مصدر للبنسلين،[2][3] والذي يُنتج أيضاً مُركّبات بنزيل البنسلين، وفينوكسي ميثيل البنسلين، وأوكتانويل البنسلين، كما أنه يُنتج مُركّبات أخرى نشطة بيولوجيًا مثل الأندراستين، والكريسوجين، والفونغسبورين، والروكفورتين، والسوربيسيلين.[4][5]

التاريخ

[عدل]

كان عالم الأحياء الدقيقة الفرنسي فيليبيرت ملشيور جوزيف إي بيورغ هو أول من وصف بنيسيليوم روبينز في عام 1923.[6] بعد ذلك اكتشف ألكسندر فليمنغ، والذي كان يعمل طبيباً في مستشفى سانت ماري بلندن، الأهمية الطبية لبنيسيليوم روبينز في سبتمبر من عام 1928 حين وجد أن إحدى المزارع البكتيرية لبكتيريا المكورات العنقودية الذهبية كانت ملوثة بالعفن، وأن المنطقة المحيطة بالعفن قد توقّف فيها نمو البكتيريا. أطلق فليمنغ اسم البنسلين على تلك المادة المضادة للبكتيريا التي ينتجها العفن، ونُشر اكتشافه بعد سلسلة من الاختبارات التجريبية أجراها بمساعدة زميله تشارلز ج. لا توشي في عدد يونيو 1929 من المجلة البريطانية لعلم الأمراض التجريبي، والتي حدّدا فيها نوع الفطر المُستخدم بأنه فطر بنيسيليوم روبينز.[7][1]

قارن تشارلز ثوم من وزارة الزراعة الأمريكية في بيوريا بولاية إلينوي الأمريكيّة بعد ذلك العينة التي استخدمها فليمنغ وزميله بمجموعة من أنواع البنيسليوم، وذكر في مقال نشره عام 1931 أن الفطر الذي استخدمه فليمنغ كان من نوع بنيسيليوم النوتاتوم وليس بنيسيليوم روبينز، كما صنّف ثوم بنيسيليوم روبينز كأحد أنواع عائلة فطر بنيسيليوم كريسوجينوم الذي سبق وأن وصفه في عام 1910،[8] وتبنّى الفكرة التي شاعت باستخدامه في إنتاج البنسلين. كان الكيميائي السويدي ريتشارد ويستلينغ هو أول من وصف فطر بنيسيليوم نوتاتوم في عام 1811.[9]

أعيدت تلك الفحوص التصنيفية بعد اكتشاف أنواع أخرى جديدة من الفطريات، فأصبحت أنواع بنيسيليوم نوتاتوم، وبنيسيليوم ميتياغرينوم، وبنيسيليوم سيانيوفولفوم تُصنّف جميعها ضمن عائلة بنيسيليوم كريسوجينوم.[10][11] اعتمد المؤتمر النباتي الدولي السابع عشر، والذي عُقد في العاصمة النمساوية فيينا في عام 2005 اسم بنيسيليوم كريسوجينوم كاسم محفوظ يصف هذه المجموعة من الفطريات،[12] إلّا أن تسلسل الجينوم الكامل وتحليل النشوء والتطور، وخاصة باستخدام متواليات بيتا-توبولين قد أظهرت جميعها بعد ذلك في عام 2011 أن بنيسيليوم النوتاتوم هو أحد أنواع عائلة بنيسيليوم روبينز، وأنّ بنيسيليوم كريسوجينوم هو نوع مختلف.[2][13]

الوجود في الطبيعة والخصائص الحيوية

[عدل]
سلالة فليمنغ من فطر بنيسيليوم روبينز والتي كانت أوّل مصدر لإنتاج البنسيلين

يُعدّ فطر بنيسيليوم روبينز وفطر الرشاشية السوداء من أكثر أنواع الفطريات شيوعاً في البيئة الداخليّة، وخاصّة التي تمتاز برطوبة عالية، ويُعدّ فطر بنيسيليوم روبينز أكثر هذه الأنواع وفرة ومرونة لأنّه يحتاج إلى كمية قليلة من الماء للنمو والتكاثر.[14] يتميّز فطر بنيسيليوم روبينز بسطح ناعم يشبه المخمل، وتكون الخيوط الحاملة للأبواغ، وحاملات الغبيرات ناعمة، ويتراوح طولها ما بين 200-300 ميكرومتر. ويتراوح طول العسائل ذات السطح المشعر ما بين 8-12 ميكرومتر. تكون الغبيرة في فطر بنيسيليوم روبينز بيضاوية الشكل، ولونها أزرق أو أخضر مزرق، وذات جدران ناعمة، ويتراوح طولها ما بين 2.5-4.0 ميكرومتر.[15]

هنك العديد من سلالات فطر بنيسيليوم روبينز، ومن بينها سلالة فليمنغ، والتي أستخرج منها البنسلين لأوّل مرّة، وسلالة ويسكونسن، والتي عُثر عليها في حقول الشمام في مدينة بيوريا بولاية إلينوي عام 1944، واستُخدمت في إنتاج بنزيل البنسلين صناعيّاً.[16] أنتجت سلالة ويسكونسن الأصلية نفسها مجموعة متنوعة من السلالات.[17]

الجينوم

[عدل]

تحتوي أنوية خلايا فطر بنيسيليوم روبينز على أربعة كروموسومات.[18] كانت سلالة ويسكونسن هي أكثر سلالات الفطر التي حظيت بدراسات جينية، ويبلغ حجم الجينوم النووي لهذه السلالة، والتي تعتبر أحد مصادر إنتاج البنسلين، حوالي 32.19 ميجا بايت. يحتوي جينوم سلالة ويسكونسن على 13653 إطار قراءة مفتوح، منها 592 جينًا كاذباً محتملاً، و 116 إطارًا مبتورًا.[19]

تُشكّل ثلاثة جينات المواقع الأساسية لتخليق البنسلين الحيويّ، وهي الجين pcbAB، والجين pcbC، والجين penDE، ويتم توزيعها في مجموعات من بين إطارات قراءة مفتوحة أخرى في منطقة حجمها 58.8 كيلو بايت على الكروموسوم الثاني. [20][18][17] يقوم الجين pcbAB بتشفير التخليق الحيوي لإنزيم ألفا أمينوأديبويل-إل-سيستاينيل-دي-فالين، ويشفّر الجين pcbC التخليق الحيوي لإنزيم الأيزوبنيسيلين إن، بينما يُشفّر الجين بن دي إي الإنزيم ناقِلَ الأسيلِ أَسيلِ التَّميمِ أ للأيزوبنيسيلين إن.[21]

تتميّز السلالة عالية الإنتاج للبنسلين من فطر بنيسيليوم روبينز (السلالة NCPC10086) بجينوم أكبر قليلاً يصل حجمه إلى 32.3 ميجا بايت، ويحتوي حوالي 13290 جينًا لترميز البروتين بينها ما لا يقل عن 69 جينًا غير موجودة في السلالة 54-1255 من الفطر. ويعتبر الجين Pch018g00010 الذي يرمز للإنزيمات في استقلاب الجلوتاثيون هو العامل الرئيسي في إنتاج البنسلين المحسّن في هذه السلالة.[22]

يتكون جينوم الميتوكوندريا من 31.790 نقطة أساس و17 إطار قراءة مفتوح.[19] لا تكفي الإنزيمات المُصنّعة من الجينوم النووي في فطر بنيسيليوم روبينز لتكوين البنسلين بشكل كامل، ويتم تصنيع إنزيمات مسار التخليق الحيوي النهائي مثل ناقِلَ الأسيلِ أَسيل التَّميمِ أ للأيزوبنيسيلين إن، والفينيل أسيتيل التَّميمِ أ في عضيات خلوية منفصلة تسمى الأجسام الدقيقة أو البيروكسيسومات. ويعدّ جين البيروكسيسوم pex11 ضروريًا للتحكّم في معدّل تخليق البنسلين، فكلما ازداد نشاط الجين، كلما ازداد مقدار البنسلين المخلق.[23]

الاستخدامات

[عدل]

يُعتبر فطر بنيسيليوم روبينز هو المصدر الرئيسي لفئة من المضادات الحيوية، تُعرف باسم مُركّبات البنسلين. ينتج هذا النوع من فطر البنيسيليوم ثلاثة من هذه المركبات، وهي بنزيل البنسلين، وفينوكسي ميثيل البنسلين، وأوكتانويل البنسلين.[24] كان بنزيل البنسلين هو أول مُركّب طبيعي يتم عزله واستخدامه كمضاد حيوي،[25][26][27] كما أنه مصدر لعائلة من المضادات الحيوية تُعرف باسم مُركّبات السيفالوسبورينات.[28]

المراجع

[عدل]
  1. ^ ا ب Lalchhandama، K. (2020). "Reappraising Fleming's snot and mould". Science Vision. ج. 20 ع. 1: 29–42. DOI:10.33493/scivis.20.01.03.
  2. ^ ا ب Houbraken, Jos; Frisvad, Jens C.; Samson, Robert A. (2011). "Fleming's penicillin producing strain is not Penicillium chrysogenum but P. rubens". IMA Fungus (بالإنجليزية). 2 (1): 87–95. DOI:10.5598/imafungus.2011.02.01.12. PMC:3317369. PMID:22679592.
  3. ^ Hibbett, David S.; Taylor, John W. (2013). "Fungal systematics: is a new age of enlightenment at hand?". Nature Reviews Microbiology (بالإنجليزية). 11 (2): 129–133. DOI:10.1038/nrmicro2963. PMID:23288349. S2CID:17070407. Archived from the original on 2020-07-25.
  4. ^ Visagie, C.M.; Houbraken, J.; Frisvad, J.C.; Hong, S.-B.; Klaassen, C.H.W.; Perrone, G.; Seifert, K.A.; Varga, J.; Yaguchi, T.; Samson, R.A. (2014). "Identification and nomenclature of the genus Penicillium". Studies in Mycology (بالإنجليزية). 78: 343–371. DOI:10.1016/j.simyco.2014.09.001. PMC:4261876. PMID:25505353.
  5. ^ Pohl, Carsten; Polli, Fabiola; Schütze, Tabea; Viggiano, Annarita; Mózsik, László; Jung, Sascha; de Vries, Maaike; Bovenberg, Roel A. L.; Meyer, Vera; Driessen, Arnold J. M. (2020). "A Penicillium rubens platform strain for secondary metabolite production". Scientific Reports (بالإنجليزية). 10 (1): 7630. DOI:10.1038/s41598-020-64893-6. PMC:203126. PMID:32376967.
  6. ^ Biourge، P. (1923). "Les moissisures du groupe Penicillium Link". La Cellule. ج. 33: 7–331. مؤرشف من الأصل في 2020-06-17.
  7. ^ Fleming، Alexander (1929). "On the Antibacterial Action of Cultures of a Penicillium, with Special Reference to their Use in the Isolation of B. influenzæ". British Journal of Experimental Pathology. ج. 10 ع. 3: 226–236. DOI:10.1093/clinids/2.1.129. JSTOR:4452419. PMC:2048009. PMID:11545337.
  8. ^ "Appendix. History of species used and Dr. Thom's diagnoses of species". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Containing Papers of a Biological Character (بالإنجليزية). 220 (468–473): 83–92. 1931. DOI:10.1098/rstb.1931.0015.
  9. ^ Thom، Charles (1945). "Mycology Presents Penicillin". Mycologia. ج. 37 ع. 4: 460–475. DOI:10.2307/3754632. JSTOR:3754632.
  10. ^ Samson, R. A.; Hadlok, R.; Stolk, Amelia C. (1977). "A taxonomic study of the Penicillium chrysogenum series". Antonie van Leeuwenhoek (بالإنجليزية). 43 (2): 169–175. DOI:10.1007/BF00395671. PMID:413477. S2CID:41843432.
  11. ^ Scott، James؛ Untereiner، Wendy A.؛ Wong، Bess؛ Straus، Neil A.؛ Malloch، David (2004). "Genotypic variation in Penicillium chysogenum from indoor environments". Mycologia. ج. 96 ع. 5: 1095–1105. DOI:10.1080/15572536.2005.11832908. PMID:21148929. S2CID:30505910.
  12. ^ "International Code of Botanical Nomenclature (VIENNA CODE). Appendix IV Nomina specifica conservanda et rejicienda. B. Fungi". International Association of Plant Taxonomy. 2006. مؤرشف من الأصل في 2021-11-04. اطلع عليه بتاريخ 2020-06-17.
  13. ^ Houbraken, J.; Frisvad, J.C.; Seifert, K.A.; Overy, D.P.; Tuthill, D.M.; Valdez, J.G.; Samson, R.A. (31 Dec 2012). "New penicillin-producing Penicillium species and an overview of section Chrysogena". Persoonia - Molecular Phylogeny and Evolution of Fungi (بالإنجليزية). 29 (1): 78–100. DOI:10.3767/003158512X660571. PMC:3589797. PMID:23606767.
  14. ^ Segers, Frank J. J.; van Laarhoven, Karel A.; Huinink, Hendrik P.; Adan, Olaf C. G.; Wösten, Han A. B.; Dijksterhuis, Jan (2016). Brakhage, A. A. (ed.). "The Indoor Fungus Cladosporium halotolerans Survives Humidity Dynamics Markedly Better than Aspergillus niger and Penicillium rubens despite Less Growth at Lowered Steady-State Water Activity". Applied and Environmental Microbiology (بالإنجليزية). 82 (17): 5089–5098. DOI:10.1128/AEM.00510-16. PMC:4988216. PMID:27316968.
  15. ^ "Penicillium rubens Biourge ATCC ® 28089™". www.atcc.org. مؤرشف من الأصل في 2020-06-17. اطلع عليه بتاريخ 2020-06-17.
  16. ^ Raper، K. B.؛ Alexander، D. F.؛ Coghill، R. D. (1944). "Penicillin: II. Natural Variation and Penicillin Production in Penicillium notatum and Allied Species". Journal of Bacteriology. ج. 48 ع. 6: 639–659. DOI:10.1128/JB.48.6.639-659.1944. PMC:374019. PMID:16560880.
  17. ^ ا ب Martín, Juan F. (2020). "Insight into the Genome of Diverse Penicillium chrysogenum Strains: Specific Genes, Cluster Duplications and DNA Fragment Translocations". International Journal of Molecular Sciences (بالإنجليزية). 21 (11): 3936. DOI:10.3390/ijms21113936. PMC:7312703. PMID:32486280.
  18. ^ ا ب Fierro, Francisco; Gutiérrez, Santiago; Diez, Bruno; Martín, Juan F. (1993). "Resolution of four large chromosomes in penicillin-producing filamentous fungi: the penicillin gene cluster is located on chromosome II (9.6 Mb) in Penicillium notatum and chromosome 1 (10.4 Mb) in Penicillium chrysogenum". Molecular and General Genetics (بالإنجليزية). 241–241 (5–6): 573–578. DOI:10.1007/BF00279899. PMID:8264531. S2CID:13542522.
  19. ^ ا ب van den Berg, Marco A; Albang, Richard; Albermann, Kaj; Badger, Jonathan H; Daran, Jean-Marc; M Driessen, Arnold J; Garcia-Estrada, Carlos; Fedorova, Natalie D; Harris, Diana M; Heijne, Wilbert H M; Joardar, Vinita (2008). "Genome sequencing and analysis of the filamentous fungus Penicillium chrysogenum". Nature Biotechnology (بالإنجليزية). 26 (10): 1161–1168. DOI:10.1038/nbt.1498. PMID:18820685.
  20. ^ Díez، B.؛ Gutiérrez، S.؛ Barredo، J. L.؛ van Solingen، P.؛ van der Voort، L. H.؛ Martín، J. F. (1990). "The cluster of penicillin biosynthetic genes. Identification and characterization of the pcbAB gene encoding the alpha-aminoadipyl-cysteinyl-valine synthetase and linkage to the pcbC and penDE genes". The Journal of Biological Chemistry. ج. 265 ع. 27: 16358–16365. DOI:10.1016/S0021-9258(17)46231-4. PMID:2129535.
  21. ^ Fierro, F.; Barredo, J. L.; Diez, B.; Gutierrez, S.; Fernandez, F. J.; Martin, J. F. (1995). "The penicillin gene cluster is amplified in tandem repeats linked by conserved hexanucleotide sequences". Proceedings of the National Academy of Sciences (بالإنجليزية). 92 (13): 6200–6204. DOI:10.1073/pnas.92.13.6200. PMC:41670. PMID:7597101.
  22. ^ Wang, Fu-Qiang; Zhong, Jun; Zhao, Ying; Xiao, Jingfa; Liu, Jing; Dai, Meng; Zheng, Guizhen; Zhang, Li; Yu, Jun; Wu, Jiayan; Duan, Baoling (2014). "Genome sequencing of high-penicillin producing industrial strain of Penicillium chrysogenum". BMC Genomics (بالإنجليزية). 15 (Suppl 1): S11. DOI:10.1186/1471-2164-15-S1-S11. PMC:4046689. PMID:24564352.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: دوي مجاني غير معلم (link)
  23. ^ Kiel, Jan A.K.W.; van der Klei, Ida J.; van den Berg, Marco A.; Bovenberg, Roel A.L.; Veenhuis, Marten (2005). "Overproduction of a single protein, Pc-Pex11p, results in 2-fold enhanced penicillin production by Penicillium chrysogenum". Fungal Genetics and Biology (بالإنجليزية). 42 (2): 154–164. DOI:10.1016/j.fgb.2004.10.010. PMID:15670713.
  24. ^ Ferrero، M. A.؛ Reglero، A.؛ Martín-Villacorta، J.؛ Fernández-Cañón، J. M.؛ Luengo، J. M. (1990). "Biosynthesis of benzylpenicillin (G), phenoxymethylpenicillin (V) and octanoylpenicillin (K) from glutathione S-derivatives". The Journal of Antibiotics. ج. 43 ع. 6: 684–691. DOI:10.7164/antibiotics.43.684. PMID:2166024.
  25. ^ Winkle, Walton Van; Herwick, Robert P. (1945). "Penicillin—a review*". Journal of the American Pharmaceutical Association (بالإنجليزية). 34 (4): 97–109. DOI:10.1002/jps.3030340402. PMC:3802448.
  26. ^ Lobanovska، Mariya؛ Pilla، Giulia (2017). "Penicillin's Discovery and Antibiotic Resistance: Lessons for the Future?". The Yale Journal of Biology and Medicine. ج. 90 ع. 1: 135–145. PMC:5369031. PMID:28356901.
  27. ^ Bush, K (2004). "Antibacterial drug discovery in the 21st century". Clinical Microbiology and Infection (بالإنجليزية). 10: 10–17. DOI:10.1111/j.1465-0691.2004.1005.x. PMID:15522035.
  28. ^ Cantwell، C. A.؛ Beckmann، R. J.؛ Dotzlaf، J. E.؛ Fisher، D. L.؛ Skatrud، P. L.؛ Yeh، W. K.؛ Queener، S. W. (1990). "Cloning and expression of a hybrid Streptomyces clavuligerus cefE gene in Penicillium chrysogenum". Current Genetics. ج. 17 ع. 3: 213–221. DOI:10.1007/BF00312612. PMID:2111228. S2CID:9230950.