Springer Science and Business Media LLC

Fungal secondary metabolites are synthesized by complex biosynthetic pathways catalized by enzymes located in different subcellular compartments, thus requiring traffic of precursors and intermediates between them. The β-lactam antibiotics penicillin and cephalosporin C serve as an excellent model to understand the molecular mechanisms that control the subcellular localization of secondary metabolites biosynthetic enzymes. Optimal functioning of the β-lactam biosynthetic enzymes relies on a sophisticated temporal and spatial organization of the enzymes, the intermediates and the final products. The first and second enzymes of the penicillin pathway, ACV synthetase and IPN synthase, in Penicillium chrysogenum and Aspergillus nidulans are cytosolic. In contrast, the last two enzymes of the penicillin pathway, phenylacetyl-CoA ligase and isopenicillin N acyltransferase, are located in peroxisomes working as a tandem at their optimal pH that coincides with the peroxisomes pH. Two MFS transporters, PenM and PaaT have been found to be involved in the import of the intermediates isopenicillin N and phenylacetic acid, respectively, into peroxisomes. Similar compartmentalization of intermediates occurs in Acremonium chrysogenum; two enzymes isopenicillin N-CoA ligase and isopenicillin N-CoA epimerase, that catalyse the conversion of isopenicillin N in penicillin N, are located in peroxisomes. Two genes encoding MFS transporters, cefP and cefM, are located in the early cephalosporin gene cluster. These transporters have been localized in peroxisomes by confocal fluorescence microscopy. A third gene of A. chrysogenum, cefT, encodes an MFS protein, located in the cell membrane involved in the secretion of cephalosporin C, although cefT-disrupted mutants are still able to export cephalosporin by redundant transporters. The secretion of penicillin from peroxisomes to the extracellular medium is still unclear. Attempts have been made to identify a gene encoding the penicillin secretion protein among the 48 ABC-transporters of P. chrysogenum. The highly efficient secretion system that exports penicillin against a concentration gradient may involve active penicillin extrusion systems mediated by vesicles that fuse to the cell membrane. However, there is no correlation of pexophagy with penicillin or cephalosporin formation since inactivation of pexophagy leads to increased penicillin or cephalosporin biosynthesis due to preservation of peroxisomes. The penicillin biosynthesis finding shows that in order to increase biosynthesis of novel secondary metabolites it is essential to adequately target enzymes to organelles.

Trong suốt nhiều thế kỷ, nấm phát sợi đã được sử dụng trong sản xuất thực phẩm và đồ uống, và trong vài thập kỷ qua, trong việc sản xuất enzyme và dược phẩm. Trong những thập kỷ gần đây, bối cảnh sở hữu trí tuệ (IP) liên quan đến công nghệ nấm đã chứng kiến một xu hướng tăng trưởng liên tục, giới thiệu những ứng dụng mới đầy hứa hẹn từ việc sử dụng nấm. Trong bài tổng quan này, chúng tôi làm nổi bật các đơn đăng ký sáng chế liên quan đến nấm được công bố trong 5 năm qua (2015–2020), xác định các nhân tố chính trong từng lĩnh vực, và phân tích xu hướng tương lai. Những phát triển mới trong lĩnh vực công nghệ nấm bao gồm việc tăng cường sử dụng nấm phát sợi như một nguồn thực phẩm (mycoprotein), sử dụng nấm làm vật liệu phân hủy sinh học, trong xử lý nước thải, trong các nhà máy sinh học tích hợp và như là tác nhân sinh học kiểm soát dịch hại. Các công ty công nghệ sinh học ở châu Âu và Mỹ hiện đang dẫn đầu về số lượng bằng sáng chế trong những lĩnh vực này, nhưng các công ty và viện nghiên cứu ở châu Á, đặc biệt là ở Trung Quốc, đang trở thành những nhân tố quan trọng ngày càng tăng, chẳng hạn như trong bào chế thuốc trừ sâu và thực hành nông nghiệp.