Micologia: Introdução ao Reino Fungi

Micologia - Fungos

• Os fungos constituem um reino próprio, o Reino Fungi, indicando que pertencem a um grupo monofilético com uma origem comum.
• Representam um dos três ramos evolutivos mais significativos dos organismos multicelulares.
• Acredita-se que existam pelo menos 5,1 milhões de espécies de fungos, das quais apenas 15% foram descritas até o momento.
• Os ribossomas nos fungos são compostos por duas subunidades: uma grande (LSU) e uma pequena (SSU).
• A classificação original dos fungos foi estabelecida por Carl Woese, com base na análise da sequência do rDNA 18s e nas proteínas tubulina e actina.
• Fungos são eucarióticos porque possuem um núcleo celular verdadeiro e especializado, formando um grupo distinto com uma origem compartilhada.
• A comparação das sequências dos genes de rDNA auxilia na identificação taxonômica de diferentes espécies de fungos.
• A classificação de eucariotos, incluindo os fungos, é atualmente baseada na região ITS, que possibilita a distinção ao nível de espécie e estirpe.
• Fungos são essenciais como decompositores e recicladores de matéria orgânica no meio ambiente.
• Fungos podem provocar doenças nas plantações, destacando a necessidade de abordagens sustentáveis no controle de pragas.
• Alguns fungos produzem metabólitos tóxicos, como as micotoxinas, que podem causar danos a órgãos como o fígado e ter efeitos neurotóxicos e nefrotóxicos.
• Fungos representam uma causa crescente de mortalidade em pacientes imunocomprometidos, exigindo medidas preventivas e terapêuticas.
• Fungos têm vasta aplicação em biotecnologia para produzir antibióticos, esteróides, ciclosporinas, estatinas e enzimas.
• Fungos exibem diversas atividades bioquímicas, sendo explorados comercialmente para produzir industrialmente antibióticos, esteroides, ciclosporinas, estatinas e enzimas.
• Estatinas são utilizadas para diminuir os níveis de colesterol no organismo.
• Fungos podem produzir enzimas a partir de subprodutos de outras indústrias, como resíduos de madeira, demonstrando seu potencial na valorização de resíduos.
• Fungos são fontes importantes de alimento, como no caso do molho de soja.
• Fungos geneticamente modificados atuam como "fábricas celulares" eficientes para produzir enzimas e proteínas específicas, a exemplo de insulina.
• O sequenciamento genômico de fungos possibilita a identificação de genes homólogos aos humanos, permitindo a utilização de fungos como modelos de estudo.
• Algumas leveduras e fungos exibem atividade antimicrobiana contra patógenos de plantas, indicando seu potencial em controle biológico.
• A parede celular dos fungos contém quitina e glucanos e é um alvo para antimicóticos e desenvolvimento de novos fármacos.
• Diferentemente dos animais, os fungos contêm quitina, um polissacarídeo estrutural. Artópodes, por exemplo, possuem quitina em seus corpos.
• Os microtúbulos fúngicos são sensíveis à griseofulvina, um antifúngico usado em situações específicas.
• A variação entre a configuração dos códons mitocondriais e a presença de esteróis de membrana permite o desenvolvimento de fármacos antimicóticos.
• Atualmente, 70% dos antimicóticos têm como alvo o ergosterol na membrana plasmática, e o restante ataca componentes da parede celular.
• O Canesten (clotrimazol) é um antifúngico que ataca o ergosterol, mas sofre modificação devido a resistências.

Taxonomia Fúngica e Nutrição

• Divisão: -mycota; Subdivisão: -mycotina; Classe: -mycetes; Subclasse: -mycetidae; Ordem: -ales; Família: -aceae são as terminações das categorias taxonômicas dos fungos
• Fungos são heterotróficos para o carbono e obtêm nutrientes do ambiente.
• Produzem proteínas e as liberam para o meio externo.
• A nutrição dos fungos se dá por absorção de nutrientes solúveis.
• Fungos são usualmente haploides.
• A membrana persiste durante a divisão celular.
• Histonas 2B (ricas em lisina).
• São sensíveis à Griseofulvina.
• Usam a via do ácido amino adípico.
• Sistema tubular (Unstacked Colgi).
• Não sintetizam o próprio alimento, necessitando de matéria orgânica do ambiente.
• Há uma digestão externa com a produção de proteinas.
• Possuem uma diferenciação limitada, sendo onívoros e heterotróficos para o carbono que usam o carbono em muitas fontes .
• Todos os tipos de fungo possuem nutrição osmotrófica .
• Há evolução entre estilos de vida: parasita (vivem associados a outros seres vivos, prejudicando-os); Saprotrófico/Saprófito( matéria orgânica morta /ou em decomposição, solubilizada por enzimas que eles próprios segregam); Simbiótico comensal( vivem à superficie, interior ou à custa de outros organismos, sem os prejudicar).
• Armazenam glicognêio e podem reservar lipídios.
• Multiplicam-se por reprodução sexuada e reprodução assexuada.
• A reprodução sexuada depende de meioses e a assexuada depende de mitoses.
• Os mitósporos, conídios e esporangiosporos podem ter sua origem em mitoses e meiósporos.

Hifas e Micélios

• As hifas são estrutura tubulares com um protoplasma envolto por uma parede celular rígida.
• As hifas apresentam um crescimento apical e centrífugo, crescendo em direção à colônia e com uma parte morrendo por conta da falta de nutrientes.
• Elas podem ou não serem divididas com septos
• Numerosas vesículas pequenas na extremidade apical tem o papel fundamental no crescimento na região do apex.
• alguns protoplasmas que ficam par trás morrem ou organizam-se organizam-se em clamódiosporo- é um processo importante para a recidiva de doenças.
• A massa protoplasmárica desloca-se no sistema para a periferia pela busca de nutrientes.

Organização Somática

• Unicelulares
  • facilidade no deslocamento em fluídos
• Filamentosos
  • Facilidade em invadir tecidos sólidos
• Ambos( dimórficos)
  • característica de virulencia

Organização e reprodução dos fungos

• As hifas podem ser segmentadas ou não segmentadas, e sua capacidade de produzir esporos pode variar.
• Pleomorfismo ocorre quando fungos perdem a capacidade de produzir esporos.
• Fungos não incluem "slime molds", que foram transferidos para outros reinos.
• Parede celular: Quitina, Glucanos.
• Biossíntese de lisina: Via do ácido aminoadípico (AAA pathway).
• Composto de armazenamento: Glicogénio.
• Esterois: Ergosterol.
• Chytridiomycota: Soma unicelular ou miceliano; Formação de zoósporos com flagelo posterior; Não forma esporocarpos; Aquáticos ou terrestres.
• Glomeromycota: Micélio cenocítico; Não é conhecida reprodução sexuada; Micorrizas arbusculares; Não forma esporocarpos; associados a plantas micorrizas
• Zygomycota: Crescimento muito rápido; Formas de crescimento: filamentosa ou leveduriforme; Micélio cenocítico; Não possuem centríolos; Reprodução assexuada: produção de conídios e clamidósporos.
• Clamidósporos são protegidos por uma parede/envoltório celular mais resistente que protege de antifúngicos e ataques do proprio hospedeiro.
• Basidiomycota: grupo com mais expressão em relação a reprodução sexuada.
• Ascomycota: reprodução assexuada por conídios e artrósoporos e reprodução sexuada ocorre com a produção de esporos endógenos.

Características Histológicas e Estruturais de Filos dos Fungos

• Parede celular: quitina.
• Biossíntes de Lisina: ácido aminoadípico.
• Armazenamento: glicogênio.
• Esterol: erogosterol é o mais comum.
• Os clamidósporos sao delimitados por uma parede celular mais forte para proteger dos antifúngicos e dos ataques do hospedeiro.
• Não formam esporocarpos.
• Geralmente se distinguem dos demais por possuírem hifas mais largas e compridas.
• Terrestres e sapróbios.
• Podem causar zigomicose.
• Responsáveis pela produção de enzimas.
• Não possui centroílos.
• Sapróbios e parasitas .
• Micélio septado.
• Formam associações simbióticas com plantas ou insetos.Micélios haploide dicariático.
• São o grupo em que a reprodução sexuada tem mais expressão.
• Produção de basidiósporos
• Micélio septado haplóide.
• Associações simbióticas com musgos.
• Reprodução assexuada através de conídios e artrósporos,sexuada através de asco.

Morfologia e Distinções Microscópicas

• • Hifas não septadas - cenocítica - existem septos ocasionais sem poros.
• Hifas septadas - septos regulares ao logo da hifa com poros mais ou menos complexos.
• Para distinguir a ifas cenocíticas das septadas deve-se analisá-las em microscópio, onde as cenocíticas geralmente são maiores.

Estruturas e propriedades da Parede Celular

• Os poros são revestidos por uma estrutura que surge numa modificação do retriculo endoplasmático.
• Poros dos ascomicetos são protegidos por corpos de Woronin(massas proteicas).
• Os corpos de Woronin bloqueiam e protegem o poro prevenindo a perda de citoplasma se a hifa for danificada.
• Heterocariótico:núcleos geneticamentes diferentes.
• A reprodução assexuada não forma gemulas.
• As zigomicetes zigotos bem diferenciados com formação de zigósporos por meiose. O micélio (hifas) é coenocítico.
• As hifas possuem septos perforados com poro central.
• Micélio não apresenta microsporos ou doliplos.
• As células somáticas podem ser Unonucleadas, binucleadas ou multi nucleadas.
• Em células unucleadas há monocarion e em multicelulas dicarion.
• Como modelos, são utilizados por possuírem genoma pequeno quando comparado a outros e por serem fácilmente mutáveis.
• É a parte da célula que participa de processos e permite que a célula suporte alterações impostas pelo ambiente.
• Possui plasticidade elevada para o crescimento celular .
• Componentes principais: quitina, quitosanos, glucanos, diversas proteinas e outros.
• Glucano- componente polissacarídico maioritário( 50 a60 % do peso seco).
• Quitina- Fornece força tênsil elevada e contribui para a integridade da parede celular e estrutura desta.
• Quitosana- Forma desacetilada da quitina.

Parede Celular dos Fungos: Quitina e Glucano

• A quitina corresponde a 1-2% da parede celular das leveduras e 10-20% das paredes celulares de fungos filamentosos.
• A síntese acontece ativamente na região apical.
• Nikkomicinas e Polioxinas inibem síntese de quitina.
• O glucano trata-se de um componente polissacarídico maioritário.
• A glucose é muito essencial para a síntese de paredes celulares.
• As moléculas se organizam umas com as outras com um certo modelo que ainda não muito bem esclarecido.
• São muito diferentes e justificam a capacidade de virulência e infeção de mamíferos
• A quitina se encontra próxima da membrana plasmática.
• Em Pneumocystis não se encontra quitina e possui mananos. Já nos conídios/esporos do Apergillus há a camada de 1(alfa)-3-glucano e melanina.
• Existem moléculas esferoidais que protegem os esporos de serem molhados
• Os componentes da parede celular tem diferentes formações de resistência dependendo da espécie do patogénio.

Metabolismo dos Fungos, Metabólitos Primários e Secundários

• Fungos obtêm energia por fosforilação oxidativa.
• Fungos tem capacidade de desenvolver sistemas de anaerobiose.
• Além dos oxidativos, também há os fermentativos.
• Metabolitos Primários ocorrem na fase exponencial de crescimento no microrganismo e são essenciais para o seu crescimento.
• Metabolitos Secundários são produzidos no final da fase exponencial ou no início da fase estacionária e o surgimentos se dá quando os nutrientes se tornam limitantes.
• Metabolismo Secundário ocorre a partir de vias bioquímicas específicas e não são essenciais ao crescimento.

Metabolitos Bioquímicos e sua Importância

• Os metabolitos primários são essenciais para o crescimento do fungo e incluem proteínas, carboidratos, ácidos nucleicos, lípidos e ácidos orgânicos.
• Os metabolitos secundários, como os antibióticos, são utilizados pelos fungos na defesa de seu território, enquanto as micotoxinas atuam na sua defesa contra outros animais; a melanina protege contra os UV. Aumentam a diversidade genética entre os fungos caso estejam em situação de stress ambiental.
• A ocorrência dos metabólitos secundários é, geralmente, após a produção das células, da biomassa e dos metabolitos primários bem como a conversão dos metabolitos primários.
• Compostos como ciclosporina A e estatinas possuem aplicações imunossupressoras e redutoras de colesterol, respectivamente.
• Há homonas que auxiliam no crescimento das prontas, Giberelinas
• Patulina- Ocorre na contaminação da maçã e inibe o crescimento da bactéria .
• A griseofulvina tem características de um anti-fúngico e também era produzida através do metabolismo secundário.

Vias Metabólicas dos Fungos

• A via dos polyketides normalmente é um metabolito secundário resultante da condensação de ácido acético com ácido propriônico e outros ácidos e o percursor é o Acetil-coa.
• Via dos Isoprenoides :nesta via, o percursor é o Acetil-CoA( a condensação de 3 moléculas do Acetil-CoA leva à formação de ácido mevalónico, o qual vai dar origem a uma unidade de isopreno).
• Aflotoxinas (carcinogénicas)são produzidas pelos Apergillus e se acumulam especialmente no amendoim.
• Alcaloides (aluciinogénicos, gangrenosos)Comuns nos cereais.
• Fuminosinas (carcinogénicos) que são comuns no milho.
• Ocratoxina A (nefrotóxico)- presente em grãos de cereais.

Micotoxinas e Síndrome do Edifício Doente

• As micotoxinas são metabolitos secundários tóxicos produzidos por certos fungos.
• A exposição às micotoxinas ocorre pela ingestão de alimentos contaminados, inalação ou contacto direto.
• A síndrome do edifício doente está associada ao crescimento de fungos produtores de toxinas voláteis em edifícios.
• DOENÇAS- Stachybotrio-toxicose(toxinx.
• Na contaminação no alimento, o Apergillus causa hepatite e câncer e tem efeitos neurotóxicos causado pelos alcaloides.
• o beriberi cardíaco é um distúrbio causado pelo consumo de sushi contaminado com bolores produtores de citreoviridina.

Antifúngicos usados nos Tratamentos

• A principal ação dos antifúngicos geralmente é inibir a síntese de DNA e RNA.
• Azóis - inibem o enzima lanosterol.
• Alilaminas e Sordarinas - inibem a enzima esqualeno epoxidase.
• Nikkomicina - inibem a síntese de Quitina.
• Equinocandinas - Atua inibindo a síntese de glucona
• Polienos causam danos à estrutura da célula.

Mecanismos de Ação e Classificação de Antifúngicos

• Inibem a síntese de glucano
• Causam danos a membrana celular.
  • A inibição da síntese e quitina e da proteica são utilizadas em conjunto a outros agentes no seu tratamento.
• Aliliminas (inibem a enzima esqualeno epixidase)
• Naftifina(tópico, na pele).
• Terbinafina (oral e tópico).
• Azóis (possuem anis azólicos)
• Imidazois (2 nitrogénios no anel azólico): keteconazole, miconazole.
• Traizois ( 3 nitrogênios no anel azólicos).
• Fluconazole
• Itraconazole
• Albacanzole
• ravuconazol
• Voriconazoles
• Antimetabólicos ( inibem a síntese de DNA en RNA)
• flucitosina(função é aumentada)
• Com a anfotericina B - polieno
• Fluconazol - azól.