Joon-hui Chung;Jehyeong Yeon;Hoon Je Seong;Si-Hyun An;Da-Yeon Kim;Younggun Yoon;Hang-Yeon Weon;Jeong Jun Kim;Jae-Hyung Ahn
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제32권12호
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pp.1561-1572
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2022
Plastic pollution has been recognized as a serious environmental problem, and microbial degradation of plastics is a potential, environmentally friendly solution to this. Here, we analyzed and compared microbial communities on waste plastic films (WPFs) buried for long periods at four landfill sites with those in nearby soils to identify microbes with the potential to degrade plastics. Fourier-transform infrared spectroscopy spectra of these WPFs showed that most were polyethylene and had signs of oxidation, such as carbon-carbon double bonds, carbon-oxygen single bonds, or hydrogen-oxygen single bonds, but the presence of carbonyl groups was rare. The species richness and diversity of the bacterial and fungal communities on the films were generally lower than those in nearby soils. Principal coordinate analysis of the bacterial and fungal communities showed that their overall structures were determined by their geographical locations; however, the microbial communities on the films were generally different from those in the soils. For the pulled data from the four landfill sites, the relative abundances of Bradyrhizobiaceae, Pseudarthrobacter, Myxococcales, Sphingomonas, and Spartobacteria were higher on films than in soils at the bacterial genus level. At the species level, operational taxonomic units classified as Bradyrhizobiaceae and Pseudarthrobacter in bacteria and Mortierella in fungi were enriched on the films. PICRUSt analysis showed that the predicted functions related to amino acid and carbohydrate metabolism and xenobiotic degradation were more abundant on films than in soils. These results suggest that specific microbial groups were enriched on the WPFs and may be involved in plastic degradation.
사상성 진균인 Aspergillus spp.은 환경 속에서 흔히 찾을 수 있는 진균으로 인류에 유익한 역할을 주기도 하지만 병원성을 일으키기도 한다. 대부분의 Aspergillus spp.는 무성 포자를 생성하여 번식을 하며 다양한 이차 대사 산물을 합성한다. 여러 연구에 따르면 Velvet 조절자들은 진균 특이적 전사 인자로 모델 진균인 Aspergillus nidulans의 성장, 분화 및 이차 대사산물 생성 등 다양한 부분에서 중요한 역할을 한다고 보고되었다. 또한 Velvet 단백질들은 다양한 복합체를 형성하며, 이 복합체들은 Aspergillus nidulans에서 다양한 역할을 한다. 다른 Aspergillus spp.에서 Velvet 단백질들은 매우 유사한 구조를 가지며 진균의 무성 생식과 이차 대사를 조절한다. 이번 논문에는 Aspergillus spp.의 Velvet 단백질들의 기능에 대하여 요약하였다.
Morchella is a genus of fungi with the ability to concentrate Cd both in the fruit-body and mycelium. However, the molecular mechanisms conferring resistance to Cd stress in Morchella are unknown. Here, RNA-based transcriptomic sequencing was used to identify the genes and pathways involved in Cd tolerance in Morchella spongiola. 7444 differentially expressed genes (DEGs) were identified by cultivating M. spongiola in media containing 0.15, 0.90, or 1.50 mg/L Cd2+. The DEGs were divided into six sub-clusters based on their global expression profiles. GO enrichment analysis indicated that numerous DEGs were associated with catalytic activity, cell cycle control, and the ribosome. KEGG enrichment analysis showed that the main pathways under Cd stress were MAPK signaling, oxidative phosphorylation, pyruvate metabolism, and propanoate metabolism. In addition, several DEGs encoding ion transporters, enzymatic/non-enzymatic antioxidants, and transcription factors were identified. Based on these results, a preliminary gene regulatory network was firstly proposed to illustrate the molecular mechanisms of Cd detoxification in M. spongiola. These results provide valuable insights into the Cd tolerance mechanism of M. spongiola and constitute a robust foundation for further studies on detoxification mechanisms in macrofungi that could potentially lead to the development of new and improved fungal bioremediation strategies.
RNA-binding proteins are involved in RNA metabolism and posttranscriptional regulation of various fundamental biological processes. The PUF family of RNA-binding proteins is highly conserved in eukaryotes, and its members regulate gene expression, mitochondrial biogenesis, and RNA processing. However, their biological functions in Aspergillus species remain mostly unknown in filamentous fungi. Here we have characterized the puf genes in the model organism Aspergillus nidulans. We generated deletion mutant strains for the five putative puf genes present in the A. nidulans genome and investigated their developmental phenotypes. Deletion of pufA or pufE affected fungal growth and asexual development. pufA mutants exhibited decreased production of asexual spores and reduced mRNA expression of genes regulating asexual development. The pufE deletion reduced colony growth, increased formation of asexual spores, and delayed production of sexual fruiting bodies. In addition, the absence of pufE reduced both sterigmatocystin production and the mRNA levels of genes in the sterigmatocystin cluster. Finally, pufE deletion mutants showed reduced trehalose production and lower resistance to thermal stress. Overall, these results demonstrate that PufA and PufE play roles in the development and sterigmatocystin metabolism in A. nidulans.
Fungal sectorization is a complex trait that is still not fully understood. The unique phenotypic changes in sporadic sectorization in mutants of CpBck1, a mitogen-activated protein kinase kinase kinase (MAPKKK) gene, and CpSlt2, a mitogen-activated protein kinase (MAPK) gene, in the cell wall integrity pathway of the chestnut blight fungus Cryphonectria parasitica have been previously studied. Although several environmental and physiological factors cause this sectoring phenotype, genetic variants can also impact this complex morphogenesis. Therefore, RNA sequencing analysis was employed to identify candidate genes associated with sectorization traits and understand the genetic mechanism of this phenotype. Transcriptomic analysis of CpBck1 and CpSlt2 mutants and their sectored progeny strains revealed a number of differentially expressed genes (DEGs) related to various cellular processes. Approximately 70% of DEGs were common between the wild-type and each of CpBck1 and CpSlt2 mutants, indicating that CpBck1 and CpSlt2 are components of the same MAPK pathway, but each component governs specific sets of genes. Functional description of the DEGs between the parental mutants and their sectored progenies revealed several key pathways, including the biosynthesis of secondary metabolites, translation, amino acid metabolism, and carbohydrate metabolism; among these, pathways for secondary metabolism and translation appeared to be the most common pathway. The results of this comparative study provide a better understanding of the genetic regulation of sector formation and suggest that complex several regulatory pathways result in interplays between secondary metabolites and morphogenesis.
Duan, Jiwei;Liu, Jun;Ma, Xueling;Zhang, Yue;Wang, Xiaohua;Zhao, Kai
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제27권1호
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pp.122-129
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2017
Termites are destructive to agriculture, forestry, and buildings, but they can also promote agro-ecosystem balance through the degradation of lignocellulose. Termite-triggered cellulose digestion may be clarified through microbial metabolism of cellulose products. In the present study, we characterized the activities of cellulase and its three components synthesized by the cellulase-producing fungal strain HDZK-BYTF620 isolated from the gut of Odontotermes formosanus. The protein components of cellulases were synthesized by strain HDZK-BYTF620, which were isolated and characterized using polyacrylamide gel electrophoresis, and the expression of the cellulases was studied at the proteome level.
Kim, Ji-Su;Kwon, Young-Sang;Bae, Dong-Won;Kwak, Youn-Sig;Kwack, Yong-Bum
Mycobiology
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제45권3호
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pp.226-231
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2017
Coprinopsis cinerea was employed to investigate the fungal response to gravity. Mycelium growth revealed a consistent growth pattern, irrespective of the direction of gravity (i.e., horizontal vs. perpendicular). However, the fruiting body grew in the direction opposite to that of gravity once the primordia had formed. For the proteomic analysis, only curved-stem samples were used. Fifty-one proteins were identified and classified into 13 groups according to function. The major functional groups were hydrolases and transferases (16%), signal transduction (15%), oxidoreductases and isomerases (11%), carbohydrate metabolism (9%), and transport (5%). To the best of our knowledge, this is the first report on a proteomic approach to evaluate the molecular response of C. cinerea to gravity.
Jeong-Seon Kim;Parthiban Subramanian;Seunghwan Kim;Jun Heo;Bong-Sik Yun;Yiseul Kim
한국미생물·생명공학회지
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제51권3호
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pp.328-331
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2023
Genomic information of biotechnologically and industrially important microorganisms provides the basis for understanding their metabolic potential. Here, we report the draft genome sequence of the Neodothiora populina-like yeast strain JAF-11 capable of producing biosurfactant myo-inositol lipids. The draft genome contained genes associated with secondary metabolite biosynthesis, including transport and metabolism of lipids, which are a major component of fungal surfactants. Identification of myo-inositol and acyl chain synthesis genes in the draft genome corresponded to the specific biosurfactant produced by strain JAF-11. Further experimental studies could help to elucidate the genes responsible for the production of biosurfactant by strain JAF-11.
Beauveria bassiana infects a number of pest species and is known to produce insecticidal substances, such as the nonribosomal peptides (NRPs) beauvericin and bassianolide. However, most NRPs and their biological roles in B. bassiana remain undiscovered. To identify NRPs that potentially contribute to pathogenesis, the 21 predicted NRP synthetases (NRPSs) or NRPS-like proteins of B. bassiana ARSEF 2860 were primarily ranked into three functional groups: basic metabolism (7 NRPSs), pathogenicity (12 NRPSs), and unknown function (2 NRPSs). Based on the transcript levels during in vivo growth on diamondback moth (Plutella xylostella (Linnaeus)), half of the Group II NRPSs were likely to be involved in infection. Given that the metabolites biosynthesized by these NRPSs remain to be determined, our result underlines the importance of the NRPSome in fungal pathogenesis, and will serve as a guide for future genomic mining projects to discover functionally essential and structurally diverse NRPs in fungal genomes.
Rong, Shaofeng;Tang, Xiaoqing;Guan, Shimin;Zhang, Botao;Li, Qianqian;Cai, Baoguo;Huang, Juan
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제31권6호
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pp.890-901
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2021
The 11α-hydroxylation of canrenone can be catalyzed by Aspergillus ochraceus in bioreactors, where the geometry of the impeller greatly influences the biotransformation. In this study, the effects of the blade number and impeller diameter of a Rushton turbine on the 11α-hydroxylation of canrenone were considered. The results of fermentation experiments using a 50 mm four-blade impeller showed that 3.40% and 11.43% increases in the conversion ratio were achieved by increasing the blade number and impeller diameter, respectively. However, with an impeller diameter of 60 mm, the conversion ratio with a six-blade impeller was 14.42% lower than that with a four-blade impeller. Data from cold model experiments with a large-diameter six-blade impeller indicated that the serious leakage of inclusions and a 22.08% enzyme activity retention led to a low conversion ratio. Numerical simulations suggested that there was good gas distribution and high fluid flow velocity when the fluid was stirred by large-diameter impellers, resulting in a high dissolved oxygen content and good bulk circulation, which positively affected hyphal growth and metabolism. However, a large-diameter six-blade impeller created overly high shear compared to a large-diameter four-blade impeller, thereby decreasing the conversion ratio. The average shear rates of the former and latter cases were 43.25 s-1 and 35.31 s-1, respectively. We therefore concluded that appropriate shear should be applied in the 11α-hydroxylation of canrenone. Overall, this study provides basic data for the scaled-up production of 11α-hydroxycanrenone.
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