用于工业应用的曲霉菌属物种的致敏性、毒力和次生代谢产物的生物信息学评估

《Computational Biology and Chemistry》：Bioinformatic Assessment of Allergenicity, Virulence, and Secondary Metabolites in Aspergillus Species for Industrial Applications

接合菌属菌株通过生物信息学流程评估其工业安全性，分析过敏原、毒力因子及次级代谢产物合成，发现两个A. sojae菌株具有潜在工业应用价值。

　　

Berenice Talamantes-Becerra | Rosa E. Prahl | Mya Myintzu Hlaing | Natalie A. Twine | Laurence Wilson | Denis C. Bauer | Netsanet Shiferaw Terefe

澳大利亚电子健康研究中心，CSIRO健康与生物安全部，CSIRO，堪培拉，ACT，2601，澳大利亚

摘要

曲霉菌属物种因其在发酵过程中能够提高营养价值而被广泛用于工业应用，包括食品和饲料生产。然而，某些菌株可能会因产生致敏性或毒性次级代谢物而带来安全风险。

在这项研究中，我们开发了一种生物信息学流程来评估曲霉菌菌株的安全性，通过分析其致敏性、毒力因子和代谢物生物合成能力来实现。作为该流程的一部分，我们实现了HitRefiner这一定制工具，该工具通过识别长基因组contig中的多个非重叠片段来提高蛋白质检测的准确性和可靠性，从而增强了计算机模拟预测的准确性。我们分析了10种曲霉菌分离株（包括A. niger、A. oryzae和A. sojae），以识别与毒力、致敏性和次级代谢物产生相关的蛋白质。研究结果表明，有两种A. sojae菌株具有进一步研究的潜力，并可能用于食品和饲料生产。

该工作流程为清理基因组数据、去除污染序列以及识别与致敏性或毒力相关的蛋白质提供了一个结构化的框架。该流程提供了一种实用的计算机模拟预筛选方法，有助于优先选择可用于工业发酵的真菌分离株。

部分内容摘录

背景

属于曲霉菌属（子囊菌门，Eurotiales目）的真菌大约包含300到350个物种，这些物种被划分为不同的亚属和组（Houbraken等人，2020年）。一些曲霉菌物种对植物具有致病性，当水果和蔬菜受到霉菌毒素污染时，会降低其营养价值，使其不再适合食用（Alshannaq和Yu，2017年；Arif等人，2022年；Li等人，2023年；Navale等人，2021年）。

方法

本研究使用的真菌名称均通过The MycoBank数据库的分类学目录进行了验证。

结果与讨论

在这项研究中，我们开发了一种生物信息学流程，用于评估Aspergillus niger（以前称为A. ficuum）、A. oryzae ATCC 16868和A. sojae菌株的致敏性、预测其毒力潜力，并评估其次级代谢物的生物合成情况。

结论

曲霉菌是一个具有重大商业价值的真菌属。在这项工作中，我们展示了一种新的生物信息学流程，用于筛选适用于工业应用的真菌样本的安全性，旨在提升食品和饲料成分的营养价值。这种计算机模拟方法作为一种初步的风险评估工具，能够在实验验证之前识别潜在的安全问题，从而节省实验室资源。

我们强调……

伦理批准与参与同意

不适用。

出版同意

不适用。

作者贡献

BTB：设计并实施了计算流程，进行了数据分析，并准备了图表。BTB和REP：在所有作者的共同努力下起草了手稿。MMH：进行了实验室实验并生成了基因组数据。NAT, LW, DCB和NST：提供了监督、关键反馈和手稿修改建议。所有作者均审阅并批准了最终版手稿。

资金支持

本研究由CSIRO资助，我们感谢CSIRO提供的IMT服务和设施。

CRediT作者贡献声明

Talamantes Becerra Berenice：撰写初稿、项目管理、数据分析、概念化、研究设计、方法论制定、软件开发、验证、数据可视化以及审阅和编辑。Rosa E. Prahl：撰写初稿及审阅和编辑。Laurence Wilson：审阅和编辑工作以及监督。Denis C. Bauer：监督工作。Mya Myintzu Hlaing：撰写、审阅和编辑、数据管理、研究设计、方法论制定以及撰写初稿。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

致谢

我们感谢Peter Campbell和Ondrej Hlinka对这项工作的宝贵贡献，他们的支持对项目的推进起到了关键作用。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文所述的研究结果。