فطر البنسيليوم روبنز

البنسيليوم روبنز نوع من الفطريات ينتمي إلى جنس البنسيليوم، وكان أول نوع معروف بإنتاج المضاد الحيوي البنسلين . وصفه لأول مرة فيليبير ميلشيور جوزيف إيهي بيورج عام 1923. وفي عام 1929، اكتشف ألكسندر فليمنج في مستشفى سانت ماري بلندن أن هذا الفطر ينتج مضادًا حيويًا يقضي على البكتيريا، وأطلق على هذا المركب المجهول اسم البنسلين. ونظرًا لاكتشافه وتطويره للبنسلين، تقاسم فليمنج جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء عام 1945 مع إرنست بوريس تشين وهوارد فلوري . ^{[ 1 ]}

كان هناك جدل طويل الأمد حول التحديد الدقيق للنوع الأصلي المُنتج للبنسلين، حيث تم تحديده بشكل مختلف على أنه Penicillium rubrum و P. notatum و P. chrysogenum، من بين أنواع أخرى. ولم يتم تحديد النوع على أنه P. rubens إلا بعد إجراء مقارنة جينومية وتحليل تطوري في عام 2011. ^{[ 2 ] [ 3 ]} يُعد P. rubens أفضل مصدر للبنسلينات مثل بنزيل بنسلين (G) وفينوكسي ميثيل بنسلين (V) وأوكتانويل بنسلين (K). كما أنه يُنتج فئة أخرى من المضادات الحيوية، وهي السيفالوسبورينات . وهو أيضًا مصدر لمركبات حيوية نشطة أخرى مهمة مثل أندراستين ، وكريسوجين، وفونجيسبورين ، وروكفورتين ، وسوربيسلينات. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

كان عالم الأحياء الدقيقة البلجيكي فيليبير ميلشيور جوزيف إيهي بيورج أول من وصف فطر البنسيليوم روبنز عام 1923. ^{[ 6 ]} اكتشف ألكسندر فليمنج، الطبيب في مستشفى سانت ماري بلندن، أهميته الطبية . في سبتمبر 1928، وجد فليمنج أن إحدى مزارعه البكتيرية (من المكورات العنقودية الذهبية ) ملوثة بالعفن، وأن المنطقة المحيطة بالعفن تثبط نمو البكتيريا. أطلق فليمنج اسم البنسلين على المادة المضادة للبكتيريا التي يُفترض أن العفن ينتجها. بعد سلسلة من الاختبارات التجريبية، نشر اكتشافه في عدد يونيو 1929 من المجلة البريطانية لعلم الأمراض التجريبي. ^{[ 7 ]} بمساعدة زميله تشارلز جيه لا توش، حدد فليمنج الفطر على أنه البنسيليوم الأحمر . ^{[ 1 ]}

لكن تشارلز ثوم، من وزارة الزراعة الأمريكية في بيوريا، إلينوي، قارن العينة بمجموعته من أنواع البنسيليوم ، وصحح النوع إلى P. notatum. وفي منشوره عام 1931، خلص إلى أن P. notatum ينتمي إلى مجموعة أنواع P. chrysogenum ، التي وصفها عام 1910. ^{[ 8 ]} وصف الكيميائي السويدي ريتشارد ويستلينغ P. notatum عام 1911. تبنى ثوم استخدام P. chrysogenum ونشره على نطاق واسع. ^{[ 9 ]} بعد اكتشاف أنواع جديدة أخرى وإعادة فحص التصنيف، تم التعرف على ثلاثة أنواع، هي P. notatum و P. meleagrinum و P. cyaneofulvum، على أنها P. chrysogenum. ^{[ 10 ] [ 11 ]} اعتمد المؤتمر الدولي السابع عشر لعلم النبات، الذي عُقد في فيينا، النمسا، عام 2005، اسم P. chrysogenum كاسم محفوظ ( nomen conservandum ). ^{[ 12 ]}

أظهر تحليل تسلسل الجينوم الكامل والتحليل التطوري، وخاصة باستخدام تسلسلات بيتا-توبولين، في عام 2011 أن P. notatum هو P. chrysogenum وأن P. rubens نوع مختلف. ^{[ 2 ] [ 13 ]}

يُعدّ فطر P. rubens من الفطريات الشائعة في البيئات الداخلية. وهو، إلى جانب Cladosporium halotolerans و Aspergillus niger ، من أنواع العفن المزعجة في البيئات الرطبة. ويُعتبر من أكثر أنواع العفن مقاومةً، إذ يحتاج إلى كمية أقل من الماء للنمو والتكاثر. ^{[ 14 ]} يتميز بسطحه الناعم المخملي. أما الخيوط الحاملة للأبواغ، أو ما يُعرف بالحوامل الكونيدية ، فهي ملساء ويبلغ  طولها 200-300 ميكرومتر. ويبلغ طول الشعيرات الموجودة على السطح، أو ما يُعرف بالخيوط الشعرية، 8-12  ميكرومتر. أما الأبواغ الكونيدية، فهي ذات جدران ملساء، بيضاوية الشكل، ويبلغ طولها 2.5-4.0  ميكرومتر، ولونها أزرق أو أخضر مزرق. ^{[ 15 ]} يوجد هذا النوع من البكتيريا في عدد من السلالات، أهمها سلالة فليمنج (المُسماة CBS 205.57 أو NRRL 824 أو IBT 30142) التي اكتُشف منها البنسلين الأول، وسلالة ويسكونسن (NRRL1951) التي تم الحصول عليها من ثمرة شمام في بيوريا، إلينوي، عام 1944، والتي استُخدمت في الإنتاج الصناعي للبنسلين G. ^{[ 16 ]} وقد تم إنتاج سلالة ويسكونسن الأصلية نفسها في مجموعة متنوعة من السلالات. ^{[ 17 ]}

يُعدّ فطر P. rubens مصدرًا للمضادات الحيوية من فئة بيتا لاكتام ، وخاصةً البنسلينات، وبدرجة أقل، السيفالوسبورينات. ^{[ 24 ]} ينتج هذا النوع ثلاثة أنواع من البنسلينات: بنزيل بنسلين (G)، وفينوكسي ميثيل بنسلين (V)، وأوكتانويل بنسلين (K). ^{[ 25 ]} البنسلين G مركب طبيعي تم عزله واستخدامه لأول مرة كمضاد حيوي. ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]} تُعدّ البنسلينات المستخلصة من P. rubens فعّالة ضد البكتيريا موجبة الجرام، مثل أنواع البكتيريا العصوية (Bacillus )، والمطثية (Clostridium )، والوتدية (Corynebacterium) ، والمكورات الرئوية (Pneumococcus) ، والمكورات العقدية (Streptococcus )، والمكورات العنقودية (Staphylococcus) . ^{[ 29 ]} تُستخدم هذه المضادات الحيوية سريريًا لعلاج داء الشعيات ، والجمرة الخبيثة ، والتسمم الوشيقي ، والعدوى المطثية ، والخناق ، والتهاب الجنبة القيحي ، والتهاب الشغاف ، والتسمم الغذائي (بسبب الليستيريا )، والغرغرينا الغازية ، والتهاب السحايا ، والالتهاب الرئوي ، والتهاب التامور ، وتسمم الدم ، والزهري . ^{[ 30 ]} ومع ذلك، فهي غير فعالة ضد البكتيريا سالبة الغرام لأن هذه البكتيريا غير منفذة لهذه المركبات بسبب غشائها الخلوي الخارجي الإضافي، بالإضافة إلى بعض الأنواع التي تنتج إنزيمات البنسلين ( بيتا لاكتاماز ) التي تدمر بنية البنسلين ( حلقة بيتا لاكتام ). ^{[ 31 ]} مع ذلك، تم تطوير أنواع من البنسلينات شبه الاصطناعية مثل أمينوبنسلينات ( أمبيسيلين ، أموكسيسيلين ، وباكامبيسيلين )، وكاربوكسيبنسلينات ( كاربينسيلين وتيكارسيلين )، ويوريدوبنسلينات ( ميزلوسيلين ، أزلوكسيسيلين ، وبيبيراسيلين ) وهي فعالة ضد هذه البكتيريا. ^{[ 32 ]}

تُعدّ السيفالوسبورينات، التي تُنتجها فطريات أخرى تنتمي إلى جنس الأكريومونيوم بشكل طبيعي ، من أكثر المضادات الحيوية استخدامًا بين الأطباء، كما يُنتجها أيضًا فطر البنسيليوم روبنز . ^{[ 33 ]} مع ذلك، لا يُنتجها هذا الفطر بشكل طبيعي. تُصنّع السيفالوسبورينات من نفس المسار الكيميائي الحيوي لتصنيع البنسلين، ولكنها تتطلب إنزيمين إضافيين (مثل سينثاز/هيدروكسيلاز ديأسيتوكسي سيفالوسبورين سي، وأسيتيل ترانسفيراز ديأسيتيل سيفالوسبورين سي) غير موجودين في البنسيليوم روبنز. ^{[ 34 ] [ 35 ]} ومع ذلك، يُجرى تعديل وراثي على البنسيليوم روبنز لإنتاج هذه المضادات الحيوية عن طريق تنشيط جينات محددة (cefEF وcefG) تُؤدي إلى إنتاج الإنزيمات الأساسية. ^{[ 36 ] [ 37 ]}