FUGI 2012-02-27 Föreläsningsunderlag VAD ÄR E SVAMP? Carl von Linné 1707-1778 Elias Fries 1794-1878 1
Riket Fungi Eukaryoter: många dikaryoter Cellvägg vilken innehåller kitin (jämför insekter) Har shikimisyrasyntes (som växter) Ingen egen energiproduktion (som djur), men inte heller någon mage. Svampar bor i maten. Många märkliga sekundära metaboliter ärmare släkt med djuren än med växterna Hyfer = långsmala celler, sammankopplade till svamptrådar Mycel = nätverk av hyfer Fruktkropp = struktur för sexuell reproduktion, sporer. Ex. på fruktkropp är en champinjon. Sporerna sitter på lamellerna under hatten. Även asexuell förökning, såsom avknoppning, ex. mögelsvampar. 2
12-02-27 Motila = rör sig med flageller/ undulipodier Växtmiljö Cellulär organisation Reproduktion Antal kända arter Septa mellan cellerna Chytrider JA Akvatisk Encellig el. filament Mikroskopiskt sporangium ca 1000 EJ Zygomyceter EJ Terrest Filament zygosporer ca 1000 EJ Ascomyceter EJ Terrest Filament el. encellig (jäst) Flercelliga fruktkroppar ( svampar ) el. asexuella sporer ca 45 000 JA Basidiomyceter EJ Terrest Filament el. encellig Flercelliga fruktkroppar ( svampar ) el. asexuella sporer ca 22 000 JA 3
En försiktig uppskattning är att det finns 1,1 miljoner arter inom svampriket. Det innebär en artrikedom i paritet med växtriket, men mörkertalet inom svampriket kan vara betydligt större Imperfekta svampar? Tidigare klassades svampar vars sexuella reproduktion var okänd som Fungi Imperfecti (också kallade Deuteromyceter). Idag används termen informellt om basidiomyceter och ascomyceter som inte bildar sexuella fruktkroppar. 4
Beauveria-arter har visat sig vara asexuella stadier av Cordyceps-arter. Cordyceps angriper insekter, men vissa arter går också på tryffelsvampen hjorttryffel (Elaphomyces). Fluga med Cordyceps dipterigena Bilden används med tillstånd från fotografen, Larry Gilbert. Vad är en svampindivid? Så kallad häxring eller älvring 5
12-02-27 Champinjon, kastanjechampinjon och portabella tre varianter av samma art: Agaricus bisporus 6
12-02-27 VAD ÄR ITE SVAMP? ÅGRA EXEMPEL PÅ ICKE-SVAMPAR SM TIDIGARE FÖRTS TILL SVAMPRIKET Mycetozoer Så kallade slemmögel m.m. Plasmodioforider rsakar ex. klubbrot omyceter Potatispesten på Irland 1845 7
VAD GÖR SVAMPAR? BILGISKT? edbrytare Symbionter Patogener KEMISKT? Sekundära metaboliter Anormala aminosyror VARFÖR ÄR MYKSER SÅ SVÅRBEHADLADE? 8
Ismannen Ötzi bar på fnöskticka (Fomes fomentarius) och björkticka (Piptoporus betulinus) när han hittades. Antibakteriella och tumörhämmande ämnen funna Moxabränning under medeltiden (kauterisation) Transport av eld innan tändstickorna Från ergotism till LSD: Claviceps purpurea, mjöldryga 9
Claviceps purpurea, mjöldryga och ergotalkaloider H lysergsyra Ergotamin Drar samman blodkärl H Används mot migrän, ofta i kombinationsterapi med koffein. Ergometrin Uteruskontraherande, initierar födsel, minskar blödningar numera ofta ersatt av det naturliga hormonet oxytocin, vars bruk nu ifrågasätts i studier. Claviceps purpurea, mjöldryga och LSD Lysergsyradietylamid (semisyntetisk, LSD) Lysergsyra (naturlig) Last Friday, the 16th of April [1943], I had to leave my work in the laboratory and go home because I felt strangely restless and dizzy. nce there, I lay down and sank into a not unpleasant delirium which was marked by an extreme degree of fantasy. In a sort of trance with closed eyes (I found the daylight unpleasantly glaring) fantastic visions of extraordinary vividness accompanied by a kaleidoscopic play of intense coloration swirled around me. After two hours this condition subsided Albert Hofmann - LSD mein sorgenkind, i Do s. 675 (uppl. 5: s. 542). 10
Amanita muscaria, röd flugsvamp och muscimol H C + 3 CH 3 H 3 C CH 3 muskarin H HC H 2 H 2 H H HC H 2 H Ibotensyra muscimol muscazon Amatoxin orsakar Amanita-förgiftning Amanita virosa Amanita phalloides Inhiberar RApolymeras => Blockar enzymer som är nödvändiga vid RAreplikation => Inhiberar nybildning av celler Ackumuleras i levern => Allvarliga leverskador 11
Galerina marginata (gifthätting) Amanita phalloides (lömsk flugsvamp) Phalloidin binder till actin i cellerna. Med fluorescerande inmärkning kan phalloidin användas för att visualisera actinstrukturer i cellen. 12
Cortinarius rubellus (toppspindelskivling) och Cortinarius orellanus (orangebrun giftspindling) -Undvik bruna svampar med bruna sporer! rellanin Symptom efter 3-7, ibland upp till 14 dagar! jursvikt Brännande törst, huvudvärk, trötthet, muskel- och magsmärtor. Dialys resten av livet Magic mushrooms Svampfamiljen Strophariaceae består av hattsvampar (basidiomyceter) med mörka sporer. Flera arter bildar hallucinogena substanser och har använts i religiösa riter i många kulturer. 13
Hallucinogena svampar såsom Panaeolus campanulatus och Psilocybe cubensis kallades teonanacatl köttet av gudarna och användes också medicinskt. Molekylär struktur för den humana neurotransmittorn serotonin. Denna amin är en viktig regulator för sömn och medvetande, och är också känd från flera svampar i släktet Panaeolus. Serotonin är också strukturellt lik psilocybin. 14
Svensk lagstiftning och hallucinogena svampar Enligt svensk lagstiftning måste den som innehar hallucinogena svampar kunna bevisa att den inte ska användas för berusning d.v.s. omvänd bevisbörda, vilket är ovanligt. Det gäller att veta vad man har i svampkorgen Produktionen av androstenon hos bourgognetryffel, Tuber aestivum. Ett hormon som signalerar könsdrift hos tamgris, Sus scrofa 15
Penicillium spp., penselmögel och penicilliner H S H Benzylpenicillin (penicillin G) Hur och var hitta nya svampar och bioaktiva substanser? Jord Marina prover Endofytiska svampar 16
Author's personal copy Fungal Diversity Table 1 Important drugs and drug leads from fungi Drugs a Uses Sales References Penicillins Antibiotics 15 billion dollars (2002) Abraham et al. 1941 Cephalosporins ewton and Abraham 1955 Elander 2003 Griseofulvin Antifungal 31.1 million dollars (2007) Grove et al. 1952 IMS Health 2008 Fusidic acid Antibiotic o data available Godtfredsen et al. 1962b Crosbie 1963 Cyclosporine Immuno-suppressive 1.4 billion dollars (2004 2008) Shaw 1989 Smith and Ryan 2009 Mevastatin Antilipidemic 15.5 billion dollars (2004) Endo et al. 1976 Lovastatin egishi et al. 1986 Synthetic analogues e.g. atorvastatin, fluvastatin, pitavastatin, pravastatin, rosuvastatin, simvastatin microtubule dynamics (Ho et al. 2001; Panda et al. 2005). However, griseofulvin is relatively safe at the clinical doses because it mainly accumulates in the keratin layers of the skin, where it exerts its action by inhibiting fungal mitosis at concentrations which are significantly lower than those required to inhibit mitosis in human cells (Brian 1949; Gull and Trinci 1973; Panda et al. 2005). Tumor cells usually contain multiple centrosomes, associated with the formation of multipolar mitotic spindles and chromosome segregation defects, but they might regain mitotic stability by the fusion of multiple centrosomes into two functional spindle poles. In the course of developing tumor-specific targets for the selective eradication of malignant cells, griseofulvin was found to inhibit centrosomal clustering, thus driving tumor cells with supernumerary centrosomes to undergo multipolar mitoses, and subsequently, apoptosis. In contrast, diploid fibroblasts and keratinocytes with a normal centrosome content were not affected (Ho et al. 2001; Rebacz et al. 2007). Based on the lack of significant toxicity in humans, the use of griseofulvin as an adjuvant in combination with other anticancer drugs was suggested (Ho et al. 2001; Panda et al. 2005; Bergstralh and Ting 2006). Fusidic acid Buckland et al. 1989 IMS Health 2005 Strobilurin A and B Agricultural fungicides 600 million dollars (1999) Anke et al. 1977 Synthetic analogues e.g. azoxystrobin, kresoxim-methyl, Bartett et al. 2001 metominostrobin, trifloxystrobin, picoxystrobin, pyraclostrobin Echinocandins Antifungal o data available von Benz et al. 1974 Pneumocandins Schwartz et al. 1989 PF1022A Anthelmintic o data available Sasaki et al. 1992 Semisynthetic analogue emodepside Scherkenbeck et al. 1998 Harder et al. 2003 odulisporic acid A Insecticidal o data available ndeyka et al. 1997 Semisynthetic analogue -tert-butyl nodulisporamide Meinke et al. 2009 Scyphostatin -SMase inhibitor o data available Tanaka et al. 1997 a Including agrochemicals Aly, Debbab & Proksch 2011 Fusidic acid, a steroid-like antibiotic, was isolated for the first time in 1962, from the fermentation broth of Fusidium coccineum, parasitic on a Veronica plant (Plantaginaceae), and showed potent antibiotic activity against S. aureus including penicillin-resistant strains (Godtfredsen et al. 1962a; Crosbie 1963). Due to its strong antibiotic activity, the compound was introduced to clinical use in the same year of its discovery as an oral preparation (Godtfredsen et al. 1962b), and later in 1968 as a parenteral preparation (Anderson 1980). Studies to determine the mechanism of action of this drug revealed that it inhibits bacterial protein synthesis by interfering with the elongation factor G (EF-G), an essential bacterial protein that enters the ribosome in GTP- or GDPbound form and promotes translocation on the ribosome following peptide bond formation. Fusidic acid inhibits the GTPase function of EF-G by binding to the EF-G/ GTP or GDP/ribosome complex thereby stabilizing it and preventing further elongation (Tanaka et al. 1968; Cyklosporin - organtransplantation Immun-supressiv drog som är absolut nödvändig vid organtransplantation Cundliffe 1972; Yaskowiak and March 1995). Further- Motverkar risken för avstötning av det nya organet av kroppens immunförsvar Cyklisk polypeptid Isolerad från svampen Beauveria nivea Innehåller en D-aminosyra, något som är mycket ovanligt i naturen Registrerat läkemedel sedan 1983 17
12-02-27 cyclosporin Strobiluriner står för en avgörande utveckling inom svampbaserade fungicider. Strobiluriner utvanns först från svampen Strobilurus tenacellus, en nedbrytarsvamp på tallkottar. Produktionen av strobilurin för att få behålla kotten för sig själv. Strobiluriner har en nedbrytande effekt på andra svampar genom att: -inhibera mitokondriell respiration hos svampar, vilket resulterar i utebliven sporgroning och mycelväxt. Fungicid med låg risk, låg toxicitet för däggdjur. udemansiella mucida, porslinssvamp Strobilurin A udemansin A 18
ya antibiotika från svampriket Ca 30% av alla ascomyceter och basidiomyceter producerar antifungala antibiotika när de odlas på artificiell media. Plectasin: endogen peptidantibiotika - defensiner. Isolerad från svampen Pseudoplectania nigrella. Strukturen mycket lik defensiner från olika insekter! Speciellt effektiv mot Streptococcus pneumoniae, även resistenta stammar! Endofytiska svampar för produktion av cancerläkemedel 19
Podophyllotoxin Podophyllum peltatum Camptothecin Camptotheca acuminata Paklitaxel, Taxus brevifolia Vinca-alkaloids Vinca roseus All contain endophytic fungi that will produce the metabolite -personlig kommunikation, David ewman 2008.01.29 20
ch i detta kalla, mörka vinterland tänk på att tre kantareller om dagen täcker dagsbehovet av D-vitamin. Bra litteratur för lite mer fördjupning är två review-artiklar av Amal Hassan Aly, Abdessamad Debbab & Peter Proksch: Fifty years of drug discovery from fungi Fungal Diversity, 2011, vol. 46 (nr. 1) Fungal endophytes: unique plant inhabitants with great promises Appl. Microbiol. Biotechnol., 2011, vol. 90, s. 1829-1845 Mer om svampar i Uppsala: Uppsala Svampklubb www.uppsala-svampklubb.net 21