Потенциал генетики грибов в разработке инновационных биотехнологий

Генетика грибов — это новая область, которая может произвести революцию в биотехнологии. Грибы — это организмы с высокой степенью адаптации, которые эволюционировали, чтобы жить в различных средах, и их гены можно использовать для разработки новых биотехнологий.

Грибы играют важную роль в экосистеме Земли и веками использовались на благо людей. Несмотря на то, что они находятся в стадии исследования, недавний обзорный документ предполагает, что их различная генетическая структура может быть использована для развития биотехнологической отрасли.

Грибы веками использовались в пищевой промышленности и производстве напитков, а в настоящее время набирают обороты в дополнительных биотехнологических приложениях. Грибы идеально подходят для промышленных и фармацевтических целей и являются интересными объектами для изучения генетического контроля над морфологией и функциями более высокого уровня.

Грибы играют важную роль в окружающей среде, разрушая растительные материалы и перерабатывая их питательные вещества и побочные продукты обратно в окружающую среду.

Дрожжи, такие как Saccharomyces cerevisiae, разработаны для улучшения производства этанола, который может стать устойчивой альтернативой традиционным ископаемым видам топлива. У грибов есть потенциал для решения некоторых из самых насущных мировых проблем, таких как продовольственная безопасность, энергетическая нестабильность, медицина и экологическая устойчивость.

Митчелл Рот, ведущий автор обзора и доцент кафедры патологии растений в Университете штата Огайо, сказал: «Самое замечательное в грибах то, что они занимают так много ниш. Их можно найти повсюду, и вы часто найдете грибы, которые уже адаптировались к выживанию в неблагоприятных условиях».

Недавно ученые совершили невероятные прорывы в этой области. По словам Рота, благодаря популярной адаптации HBO «Последние из нас» грибы, возможно, наконец-то получат признание, которого они заслуживают. «У грибковой биотехнологии есть большой потенциал, который мы еще не использовали».

он Он сказал. «Мы только что коснулись грибковой биотехнологии, поэтому эта статья — призыв к действию».

Врожденные достижения привели к прорывам в медицине и ферментации еды и напитков. Дальнейшие исследования в области микологии могут привести к открытию новых биотехнологий, таких как инструменты биоинформатики, устойчивые биоматериалы и крупномасштабные грибковые батареи. Об этом говорится в исследовательской статье, опубликованной в журнале Frontiers in Fungal Biology.

Успехи в секвенировании ДНК грибов позволили исследователям понять, какие гены участвуют в конкретных процессах, и манипулировать ими, чтобы сделать грибы более эффективными для выполнения конкретных задач. Однако из-за разного размера геномов грибов и повторяющихся последовательностей генов их было трудно изучить в полном объеме.

Технологии секвенирования с длительным чтением, такие как Nanopore и PacBio, позволили провести более широкие исследования. Несмотря на потенциальные преимущества для технологических отраслей, проведение дополнительных исследований требует значительного времени, финансирования и технической поддержки.

Микогенетика — это область, которая использует генетические исследования грибов для понимания их взаимодействия с окружающей средой и разработки новых методов лечения и диагностических инструментов.

Развитие технологий секвенирования следующего поколения позволило исследователям создавать высококачественные сборки генома грибов и открывать новые гены и пути. Секвенирование Hi-C способствовало пониманию структуры генома грибов, а алгоритмы машинного обучения помогли предсказать вирулентность и толерантность к фунгицидам в клинических изолятах нескольких грибов.

Эти достижения предоставляют ценные ресурсы сообществу биотехнологов грибов для изучения грибковых генов и их продуктов для дополнительного вклада на благо общества. Инструменты биоинформатики, такие как SignalP и EffectorP, также ускорили поиск грибковых белков.

MycoImplication относится к применению знаний, полученных в результате исследований грибов. Есть много применений этих знаний, например, производство устойчивых биоматериалов из хитина и мицелия, которые можно перерабатывать во множество различных конечных продуктов с широким спектром применения. Грибы также можно использовать в биореакторах для производства различных соединений, в том числе ферментов, используемых в моющих средствах, пищевых добавках и фармацевтических препаратах.

Кроме того, грибы производят вторичные метаболиты, имеющие важное значение для фармакологии или сельского хозяйства, такие как пенициллин, статины и таксол.

Генетика грибов также используется для разработки новых технологий биоремедиации, которые могут помочь в решении экологических проблем, таких как загрязнение и управление отходами.

Грибы могут разрушать широкий спектр органических и неорганических загрязнителей, и исследователи изучают способы использования генов грибов, чтобы улучшить их способность делать это. Например, исследователи работают над созданием генетически модифицированных грибов, которые могут расщеплять стойкие органические загрязнители, такие как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), представляющие серьезную экологическую проблему.

В заключение, генетика грибов является многообещающей областью с потенциалом для разработки новых биотехнологий в широком диапазоне областей, включая производство ферментов, фармацевтику и биоремедиацию. Поскольку исследования в этой области продолжаются, мы можем ожидать появления многих других захватывающих разработок, которые могут принести большую пользу промышленности, медицине и окружающей среде.

Ссылка на журнал:

1. Рот, М.Дж., Вестрик и др. Врожденная биотехнология: от вчера к завтрашнему дню. Границы грибной биологии. DOI: 10.3389/ffunb.2023.1135263