Вторичные метаболиты грибов: пигменты, антибиотики и токсины

Гриб неподвижен, у него нет ни зубов, ни иммунных клеток, ни ног, чтобы убежать. Его оружие и язык — химия. Плесень на апельсине выделяет вещества, убивающие бактерии; спорынья в колосе ржи веками вызывала «антонов огонь» и подарила медицине средства от мигрени и кровотечений; бледная поганка несёт пептид, который останавливает считывание генов в клетках печени; лисичка окрашена тем же пигментом, что и фламинго. Пенициллин, статины, циклоспорин, без которого невозможна пересадка органов, самые продаваемые фунгициды, гиббереллины для виноградников, афлатоксин — один из сильнейших природных канцерогенов, — всё это вторичные метаболиты грибов: вещества, без которых гриб может жить в пробирке, но едва ли выживет в природе. В одном геноме аспергилла их рецептов десятки, а по всему царству — сотни тысяч, и большинство из них ещё никто не прочитал.

Ниже — как эти вещества открывали, из чего и какими ферментами гриб их строит, почему гены одного вещества лежат рядом и как их «будят», зачем грибу пигменты, антибиотики и яды, как они стали лекарствами и почему их до сих пор боятся в зерне и орехах. В конце — что нужно знать к ЕГЭ, раздел для олимпиадников и 16 заданий с разбором. О строении клетки и мицелия — в статье «Строение грибной клетки», о спорынье и стромах — в статье «Специализированные структуры грибов».

• Как открывали вещества грибов
• Первичный и вторичный обмен
• Три главных пути синтеза
• Алкалоиды, рибосомные пептиды и гибриды
• Гены вместе: кластеры
• Молчащие кластеры и как их будят
• Зачем грибу вторичные метаболиты
• Меланин: броня из пигмента
• Каротиноиды и пигменты шляпочных грибов
• Пенициллин: от плесени до завода
• Другие антибиотики и противогрибковые средства
• Статины, иммунодепрессанты и другие лекарства
• Вещества грибов в сельском хозяйстве
• Микотоксины
• Афлатоксины
• Охратоксин, патулин и яды фузариев
• Спорынья: от «антонова огня» до ЛСД
• Яды шляпочных грибов
• Псилоцибин и посинение грибов
• Как гриб не отравляет сам себя
• Эволюция: кластеры, путешествующие между видами
• Как ищут новые вещества сегодня
• Сводная таблица
• Частые вопросы
• Что нужно знать к ЕГЭ
• Для олимпиад
• Задания с разбором
• Литература

Как открывали вещества грибов

Люди пользовались веществами грибов задолго до того, как узнали о них. Плесневелый хлеб прикладывали к ранам в Древнем Египте и в средневековой Европе, сибирские шаманы ели мухоморы, а жители Мезоамерики — «плоть богов», псилоцибиновые грибы. Обратная сторона была страшнее: в Средние века отравления спорыньёй уносили десятки тысяч жизней, и никто не понимал, что виноват гриб в хлебе. Первым чистым веществом из гриба, испытанным как антибиотик, стала микофеноловая кислота: в 1893 году итальянский врач Бартоломео Гозио выделил её из пеницилла, росшего на испорченной кукурузе, и показал, что она подавляет рост сибиреязвенной палочки. Открытие забыли почти на полвека, а через сто лет это вещество вернулось в клинику — уже как средство, подавляющее иммунитет при пересадке почки [1].

XX век превратил случайные находки в науку. В 1926 году японский фитопатолог Эйити Куросава выяснил, что «болезнь глупых проростков» риса, при которой растения вытягиваются и полегают, вызывает не сам гриб, а вещество из его культуральной жидкости; так открыли гиббереллины — гормоны, которые позже нашли и у самих растений [2]. В 1928 году Александр Флеминг заметил на забытой чашке со стафилококком плесень, вокруг которой бактерии растворились [3]. В 1960 году в Англии загадочно погибли около ста тысяч индюшат, и поиски причины привели к афлатоксину — открытию, которое создало целую науку о микотоксинах [4]. В 1970-х годах японский биохимик Акира Эндо, проверив около шести тысяч культур грибов, нашёл в пеницилле компактин — первый статин [5], а сотрудники фирмы «Сандоз» получили из почвенного гриба циклоспорин.

Последние двадцать лет сместили центр тяжести с химии на гены. В 2004 году Чжин Ву Бок и Нэнси Келлер нашли белок LaeA, без которого аспергилл перестаёт производить сразу десятки веществ [6]. Расшифровка геномов показала, что у одного гриба генов вторичного обмена в несколько раз больше, чем известных веществ: большинство путей в лаборатории просто молчат. Атлас, составленный в 2021 году по 1037 геномам грибов, насчитал 36 399 кластеров генов вторичного обмена — в среднем около 35 на геном [7]. Микология из «охоты за плесенью» стала чтением геномов.

Первичный и вторичный обмен

Первичный обмен одинаков у всех живых клеток: гликолиз, дыхание, синтез аминокислот, нуклеотидов, липидов и сахаров стенки. Без него клетка не растёт и не делится. Вторичный обмен — синтез веществ, которые для роста в пробирке не нужны: мутант, потерявший пенициллин или афлатоксин, растёт на питательной среде так же быстро, как дикий штамм. Зато такие вещества нужны в природе — для защиты, конкуренции, общения, выживания. Их ещё называют специализированными метаболитами, и этот термин точнее: «вторичность» не означает неважность. [8, 9]

Различия видны и в химии. Первичных метаболитов немного, и они одни и те же у бактерий, грибов и человека. Вторичных — огромное разнообразие, и почти каждое вещество производит ограниченный круг видов, а иногда только отдельные штаммы одного вида. Ещё в начале 2000-х годов было описано около 8–9 тысяч биологически активных веществ грибов — больше, чем у всех бактерий, кроме актиномицетов [10]. Вторичные метаболиты чаще появляются, когда рост замедляется: при нехватке азота или углерода, при переходе к спороношению. Поэтому промышленные культуры пенициллина сначала «разгоняют» на богатой среде, а потом переводят в режим, когда гриб почти не растёт, но производит антибиотик.

Граница не всегда резкая. Лимонная кислота, которую аспергилл чёрный выделяет тоннами, — промежуточное вещество цикла Кребса, то есть первичный метаболит; гриб лишь «переливает» его наружу, закисляя среду и подавляя конкурентов. Эргостерол — первичный компонент мембраны, но его ближайшие родственники, стероидные антибиотики вроде фузидиевой кислоты, уже вторичные. Многие вторичные вещества — это первичные «кирпичи», собранные по особым правилам: те же ацетил-КоА, аминокислоты и изопреноидные звенья, но в необычных сочетаниях.

Три главных пути синтеза

Почти все вторичные метаболиты грибов строятся по трём главным схемам. Каждую обслуживает свой гигантский фермент — «сборочный конвейер», а затем молекулу доводят «отделочные» ферменты: цитохромы P450 вставляют атомы кислорода, метилтрансферазы навешивают метильные группы, галогеназы — хлор, гликозилтрансферазы — сахара [11].

Поликетиды. Это самая большая группа веществ грибов. Их собирает поликетидсинтаза (PKS) — белок из нескольких доменов, родственный ферменту, который строит жирные кислоты. Синтаза берёт стартовый ацетил-КоА и раз за разом присоединяет к растущей цепи малонил-КоА; при каждом присоединении отщепляется CO₂, и цепь удлиняется на два атома углерода. У синтазы жирных кислот после каждого шага кетогруппа восстанавливается до CH₂, и получается гладкая углеводородная цепь. Поликетидсинтаза делает это не всегда: часть кетогрупп она оставляет, часть восстанавливает до спирта или двойной связи, и цепь с «узорами» затем сворачивается в кольца. Ароматические кольца афлатоксина, меланина и пигментов лишайников возникают как раз из таких неполностью восстановленных цепей. Сам грибной фермент — итеративный: один и тот же набор доменов работает много раз подряд, и учёные до сих пор не до конца понимают, как он «считает» шаги и решает, где оставить кетогруппу [12].

Нерибосомные пептиды. Пептид можно собрать без рибосомы и без матричной РНК. Нерибосомная пептидсинтетаза (NRPS) — фермент-гигант, состоящий из модулей; каждый модуль выбирает «свою» аминокислоту, активирует её АТФ и присоединяет к цепи. Порядок модулей и задаёт последовательность пептида. Такие ферменты используют сотни аминокислот, которых нет в белках: D-изомеры, N-метилированные, с необычными боковыми цепями. Пенициллин начинается с трипептида, собранного именно так, а циклоспорин — кольцо из 11 аминокислот, семь из которых метилированы по азоту, — производит один фермент из 11 модулей массой около 1,7 мегадальтона, один из самых больших известных белков.

Терпеноиды. Их строительный блок — пятиуглеродное «изопреновое» звено изопентенилдифосфат, общее с синтезом холестерина и эргостерола. Звенья соединяются в цепи по 10, 15, 20, 30 и 40 атомов углерода, а терпенсинтазы замыкают из них кольца — иногда в одной реакции возникает несколько циклов. Так получаются гиббереллины (C₂₀), трихотецены фузариев (C₁₅), каротиноиды (C₄₀) и антибиотик плевромутилин.

Алкалоиды, рибосомные пептиды и гибриды

Природа не держится строгих схем, и многие самые знаменитые вещества грибов в три класса не укладываются.

Алкалоиды — азотсодержащие вещества, чаще всего из аминокислот. Алкалоиды спорыньи начинаются с того, что фермент присоединяет к триптофану пятиуглеродный фрагмент (диметилаллилдифосфат), — это сочетание аминокислотного и терпенового путей. Псилоцибин — триптофан, лишившийся карбоксильной группы и получивший гидроксил, фосфат и две метильные группы; путь его синтеза из четырёх ферментов воспроизвели в пробирке лишь в 2017 году [13]. Иботеновая кислота мухомора строится из глутамата.

Рибосомные пептиды. Долго считалось, что циклические пептиды бледной поганки, как и циклоспорин, собирает пептидсинтетаза. В 2007 году Хизер Халлен и Джонатан Уолтон из Мичиганского университета показали, что это не так: у поганки есть обычные гены, кодирующие короткий белок-предшественник из 35 аминокислот. Из середины этого белка особая пептидаза вырезает восьмичленный кусок и сшивает его в кольцо, а другие ферменты добавляют гидроксильные группы и мостик между триптофаном и цистеином [14]. Генов-предшественников у поганки десятки, и разные «вставки» дают разные кольцевые пептиды. Такие вещества называют RiPP — рибосомно синтезируемыми и посттрансляционно модифицированными пептидами.

Гибриды. У многих грибов поликетидсинтаза и пептидсинтетаза слиты в один белок: поликетидная цепь достраивается аминокислотой. Так устроены цитохалазины, блокирующие актин, и фузарин. Микофеноловая кислота — меротерпеноид: к поликетидному ароматическому ядру пришит обрывок терпеновой цепи. Комбинаторика модулей — одна из причин, почему разнообразие веществ грибов так велико.

Гены вместе: кластеры

У растений и животных гены одного пути синтеза обычно разбросаны по разным хромосомам. У грибов, как у бактерий, все гены вторичного метаболита, как правило, лежат рядом — биосинтетическим кластером. Кластер афлатоксина у аспергилла жёлтого занимает около 70 тысяч пар нуклеотидов и содержит около 30 генов. В типичном кластере есть ген главного фермента-конвейера (PKS, NRPS или терпенсинтазы), гены «отделочных» ферментов, ген транспортёра, выводящего вещество из клетки, нередко — ген собственного регулятора и ген устойчивости, защищающий самого гриба [11].

Такое устройство удобно для регуляции. Специфический регулятор кластера — у афлатоксина и его предшественника стеригматоцистина это белок AflR с «цинковыми пальцами» — включает сразу все гены пути. Выше по иерархии стоят глобальные регуляторы, которые решают, можно ли вообще включать вторичный обмен. Главный из них — LaeA. Мутант аспергилла без него растёт и образует споры почти как обычно, но перестаёт производить стеригматоцистин, пенициллин, ловастатин и многие другие вещества; при избытке LaeA производство пенициллина и ловастатина растёт [6]. LaeA — метилтрансфераза, связанная с хроматином: в отсутствие этого белка районы кластеров плотно упакованы в гетерохроматин и не считываются.

В 2008 году Озгюр Байрам, Нэнси Келлер и Герхард Браус показали, что LaeA работает в паре с «бархатными» белками: в темноте белок VeA входит в ядро, связывается с VelB и с LaeA, и этот тройной комплекс одновременно включает половое размножение и синтез вторичных метаболитов [15]. На свету VeA остаётся в цитоплазме — и аспергилл образует бесполые конидии, а производство многих веществ падает. Связь неслучайна: плодовые тела и покоящиеся структуры, которые гриб строит в темноте почвы, нуждаются в химической защите от поедателей. Кроме того, на кластеры действуют регуляторы pH (белок PacC), азотного и углеродного голода, окислительного стресса. Поэтому один и тот же штамм на разных средах производит совершенно разные наборы веществ.

У физического сцепления генов есть и эволюционное объяснение. Кластер наследуется как единое целое: при рекомбинации путь не «разваливается» на части, а если ген устойчивости лежит рядом с геном яда, гриб никогда не получит яд без защиты. Кроме того, компактный кластер может целиком перейти в геном другого вида — и такие случаи известны (о них ниже).

Молчащие кластеры и как их будят

Когда в 2005 году прочитали геномы трёх аспергиллов, исследователей ждал сюрприз. У аспергилла гнездового нашли более 50 кластеров вторичного обмена — а известных веществ этого гриба было лишь около десятка. Остальные пути в лабораторных условиях просто не работали: их назвали молчащими, или криптическими, кластерами. Атлас 2021 года по тысяче с лишним геномов разделил 36 399 найденных кластеров на 12 067 семейств, и лишь у малой части этих семейств известен продукт [7]. Больше всего кластеров у аскомицетов-пецизомицотин — аспергиллов, пенициллов, фузариев, у которых их бывает до 70–80 на геном; у пекарских дрожжей их почти нет, а у них нет и LaeA.

Как заставить гриб «заговорить»? Первый подход — менять условия культивирования. Его назвали OSMAC — «один штамм, много соединений»: одну культуру выращивают на десятках сред, при разной температуре, свете, аэрации, и каждый раз получают новые вещества. Второй — дать грибу соседа. В 2009 году группа Акселя Брахаге в Йене совместно культивировала аспергилл гнездовой с 58 видами почвенных актиномицетов. Лишь один из них, Streptomyces rapamycinicus, при тесном контакте гиф с бактерией включил у гриба молчащий кластер орселлиновой кислоты и леканоровой кислоты — вещества, известного прежде у лишайников [16]. Позже выяснилось, что бактерия заставляет гриб ацетилировать гистоны в районе кластера: она буквально открывает хроматин.

Третий подход — генетический. Ингибиторы деацетилаз гистонов или удаление генов, поддерживающих гетерохроматин, «распечатывают» сразу много кластеров. Можно и вставить перед геном-регулятором кластера сильный промотор, который всегда включён. Наконец, кластер можно перенести в другой гриб — аспергилл рисовый или пекарские дрожжи, — где он заработает под контролем удобных промоторов. Так, без всякого выращивания исходного вида, получили десятки новых веществ, в том числе из грибов, которые никто не умеет культивировать.

Зачем грибу вторичные метаболиты

Долгое время вторичные метаболиты считали «отходами» или случайными побочными продуктами. Против этого говорит сама их цена: кластер из 30 генов, гигантские ферменты, тонкая регуляция — природный отбор не стал бы поддерживать такие расходы без пользы. Но доказать пользу трудно: в пробирке её не видно. Нужны опыты в природных условиях — и они дали ясный ответ.

Защита от поедателей. Грибы — пища для огромного числа животных: ногохвосток, клещей, нематод, личинок мух. В 2007 году Марко Рольфс с соавторами дал ногохвосткам выбор между мицелием обычного аспергилла гнездового и мутанта без LaeA, не производящего вторичных веществ. Ногохвостки предпочитали мутанта и на нём лучше размножались, а дикий штамм, которым они всё-таки питались, начинал производить ещё больше защитных веществ [17]. Плодовые тела шляпочных грибов защищают себя по-своему: многие сыроежки и млечники при повреждении быстро превращают безвредные предшественники в жгучие альдегиды — вот почему сырые грузди так горьки.

Борьба с конкурентами. Почва, гниющий плод, лесная подстилка — места жестокой конкуренции. Антибиотики, патулин, противогрибковые стробилурины помогают удержать захваченный ресурс. Шишколюбка, образующая стробилурины, растёт на закопанных шишках сосны, где конкурирует с десятками других грибов, — и подавляет их дыхание.

Отношения с хозяином. Паразиты растений выделяют токсины, которые убивают клетки или подавляют защиту. Серая гниль ботритис выделяет ботридиал и ботциновую кислоту, ускоряющие гибель тканей винограда и клубники. Самый драматичный пример — токсин T паразитического гриба Cochliobolus heterostrophus. Он действует только на кукурузу с «техасской» цитоплазмой мужской стерильности, у которой в митохондриях есть белок T-URF13, образующий поры под действием токсина. В 1960-х годах такую цитоплазму внесли почти во все гибриды кукурузы США, и в 1970 году эпидемия гельминтоспориоза уничтожила около 15 % урожая страны — один из самых наглядных уроков опасности генетического однообразия [18]. Эндофит злаков эпихлоя, наоборот, — мутуалист: её алкалоиды защищают траву от насекомых и скота.

Добыча ресурсов и выживание. Сидерофоры — пептиды, связывающие железо, — гриб выделяет в среду и затем забирает вместе с металлом, отнимая железо у соседей. У возбудителя аспергиллёза без сидерофоров инфекция почти не развивается. Меланин защищает от ультрафиолета и высыхания, каротиноиды — от активных форм кислорода. Вешенка, растущая на древесине, бедной азотом, добывает его у нематод: её гифы несут особые шарики, выделяющие летучий 3-октанон, — он за минуты парализует червей, разрушая их клетки [19].

Сигналы. Некоторые вторичные метаболиты — сигналы внутри одного вида. Кандида выделяет фарнезол, который при высокой плотности клеток тормозит рост гиф; у аспергиллов окисленные жирные кислоты (оксилипины) координируют переход между бесполым и половым размножением. Запахи плодовых тел — трюфелей, веселок — привлекают животных, разносящих споры.

Меланин: броня из пигмента

Чёрные конидии аспергилла, тёмная корка склероциев, чёрные дрожжи на камнях Антарктиды, бурые «рожки» спорыньи — все они окрашены меланином. Это не одно вещество, а нерастворимый полимер из сшитых между собой ароматических звеньев, вплетённый в клеточную стенку. Грибы строят его двумя главными путями. У аскомицетов работает ДГН-путь: поликетидсинтаза собирает из пяти двухуглеродных звеньев 1,3,6,8-тетрагидроксинафталин, затем ферменты поочерёдно восстанавливают и обезвоживают его до 1,8-дигидроксинафталина (ДГН), а окислительные ферменты — лакказы — сшивают молекулы ДГН в полимер. У базидиомицетов чаще встречается ДОФА-меланин, родственный меланину кожи человека: его строят из тирозина или из готового ДОФА [20].

Меланин — многофункциональная броня. Он поглощает ультрафиолет и рассеивает его энергию в тепло, нейтрализует свободные радикалы, связывает тяжёлые металлы, уплотняет стенку и делает её непроницаемой для ферментов врага. Возбудитель пирикуляриоза риса — гриб Pyricularia oryzae — прорастает на листе, образует клетку-присоску аппрессорий и закачивает в неё глицерин. Давление внутри достигает 8 МПа — в 40 раз больше, чем в автомобильной шине, — и тонкий гифальный «гвоздь» пробивает кутикулу. Удержать такое давление может только стенка, пропитанная меланином: без него глицерин вытекает, и гриб не способен проникнуть в лист. На этом основаны фунгициды трициклазол и пироквилон: они блокируют одну из редуктаз ДГН-пути, гриб остаётся живым, но перестаёт заражать рис.

У патогенов человека меланин — фактор болезнетворности. Конидии аспергилла дымящего покрыты меланином, который мешает макрофагам их переварить. Криптококк, вызывающий менингит у людей с ослабленным иммунитетом, сам меланин из простых веществ не строит, а «ворует» у хозяина катехоламины — ДОФА, адреналин, норадреналин — и окисляет их своей лакказой. Высказывалась гипотеза, что именно поэтому криптококк так часто поражает мозг, богатый катехоламинами.

Самая интригующая находка связана с радиацией. На стенах разрушенного четвёртого реактора Чернобыльской АЭС нашли сообщества чёрных грибов, в том числе кладоспориев и криптококков. В 2007 году Екатерина Дадачова и Артуро Касадеваль показали, что ионизирующее излучение меняет электронные свойства меланина, и меланизированные грибы под облучением растут немного быстрее, чем без него [21]. Авторы предположили, что меланин способен улавливать энергию излучения, как хлорофилл улавливает свет, — гипотеза «радиосинтеза» остаётся спорной и не доказана, но радиоустойчивость чёрных грибов несомненна.

Каротиноиды и пигменты шляпочных грибов

Каротиноиды — жёлтые, оранжевые и красные терпеноиды из 40 атомов углерода. Растения используют их в фотосинтезе, а грибы — как защиту от света и окислителей. Оранжевая плесень нейроспора, растущая на пожарищах и на сахарном тростнике, окрашена кислым каротиноидом нейроспораксантином; его синтез включается светом, и именно на нейроспоре изучали, как грибы «видят» синий свет. Мукоровый гриб Blakeslea trispora — промышленный источник β-каротина и ликопина для пищевой промышленности: при скрещивании штаммов двух типов спаривания триспоровые кислоты резко усиливают синтез каротина. Красно-оранжевый пигмент кантаксантин впервые выделили из гриба — лисички киноварно-красной, — и назван он по её латинскому имени Cantharellus; этот же пигмент окрашивает перья фламинго и мясо лосося, получивших его с пищей.

Шляпочные грибы окрашены множеством других пигментов [22]. Бурые и жёлто-оранжевые тона свинушек, моховиков, болетовых грибов происходят от атроментина — производного аминокислоты тирозина, точнее двух молекул её дезаминированного производного, соединённых в бензохинон. Из атроментина гриб строит пульвиновые кислоты, в том числе вариегатовую кислоту. Именно она отвечает за знаменитое посинение мякоти многих болетовых на срезе: при повреждении клеток ферменты окисляют её до сине окрашенного хинонметида. Посинение не говорит о ядовитости: синеют и съедобные дубовики, и моховики.

1,8-дигидроксинафталин

атроментин

вариегатовая кислота

гиспидин

париетин

Яркий мухомор красный окрашен совсем необычными для грибов пигментами — беталаинами: жёлто-оранжевым мускафлавином и мускааурином. Беталаины — пигменты свёклы, амаранта и кактусов; кроме растений порядка гвоздичноцветных и немногих грибов (мухоморов, гигроцибе), они почти нигде не встречаются, и путь их синтеза у грибов и растений возник независимо. Млечный сок рыжика оранжевый, но на воздухе и на срезе зеленеет: в нём содержатся сесквитерпеновые пигменты-азулены, которые при окислении меняют цвет.

Лишайники — грибы, окружившие себя водорослями, — славятся пигментами, которые больше нигде не встречаются. Оранжевая ксантория на коре и камнях окрашена антрахиноном париетином. Он задерживает ультрафиолет и защищает водоросли внутри слоевища: на солнечных местах ксантория ярко-оранжевая, в тени — зеленоватая, потому что синтез париетина зависит от света. Жёлто-зелёная усниновая кислота бородачей и кладоний подавляет рост бактерий; в СССР из неё делали мазь «бинан» для лечения ран и ожогов. Из лишайников веками получали красители: орсеин и лакмус — продукты превращения лишайниковых депсидов, построенных из той самой орселлиновой кислоты.

Свечение. Около ста видов грибов — опёнок, светящийся омфалотус, тропические филоболетусы — светятся зеленоватым светом. В 2018 году группа Ильи Ямпольского из Института биоорганической химии РАН расшифровала химию этого свечения. Исходное вещество — гиспидин, пигмент, производный кофейной кислоты. Гидроксилаза превращает его в 3-гидроксигиспидин — грибной люциферин; фермент люцифераза окисляет люциферин кислородом, и молекула продукта, выходя из возбуждённого состояния, испускает квант света. Продукт затем снова превращается в кофейную кислоту — цикл замкнут [23]. Перенос четырёх генов этого цикла в растения табака сделал их светящимися — первыми автономно светящимися растениями.

Пенициллин: от плесени до завода

Летом 1928 года Александр Флеминг, бактериолог лондонской больницы Святой Марии, уехал в отпуск, оставив на столе чашки с культурами стафилококка. Вернувшись в сентябре, он заметил, что в одной чашке выросла колония плесени, а вокруг неё колонии стафилококка стали прозрачными и растворились. Флеминг выделил плесень — пеницилл, — назвал действующее вещество пенициллином и в 1929 году описал его действие на многие грамположительные бактерии [3]. Очистить вещество он не смог: пенициллин неустойчив, и химики того времени теряли его при экстракции. Сам Флеминг использовал пенициллин в основном как удобный реактив, позволяющий отделить нечувствительную к нему палочку инфлюэнцы от других бактерий.

Через десять лет к забытой работе вернулись в Оксфорде. Говард Флори, Эрнст Чейн и Норман Хитли разработали способ извлечения пенициллина холодным подкисленным растворителем с обратным переводом в воду, а Хитли собирал культуральную жидкость в больничных суднах и молочных бидонах. В мае 1940 года восемь мышей заразили смертельной дозой стрептококка; четыре, получившие пенициллин, выжили, нелеченые погибли за ночь [24]. В феврале 1941 года первым больным стал полицейский Альберт Александер с тяжёлым заражением после царапины шипом розы. Через несколько дней лечения он пошёл на поправку, но пенициллин кончился — его даже извлекали обратно из мочи больного, — и через месяц Александер умер. Стало ясно: нужен промышленный масштаб.

Масштаб дала Америка. В лаборатории Министерства сельского хозяйства США в Пеории придумали растить гриб в глубоких аэрируемых чанах на кукурузном экстракте, отходе крахмального производства, — это повысило выход в десятки раз. В 1943 году сотрудница лаборатории Мэри Хант принесла с рынка заплесневевшую дыню; штамм с неё оказался в несколько раз продуктивнее флеминговского. Его облучали рентгеном и ультрафиолетом, отбирали мутантов — и к дню высадки в Нормандии в 1944 году союзники имели пенициллин для всех раненых. В 1945 году Флеминг, Флори и Чейн получили Нобелевскую премию. Почти все промышленные штаммы мира — потомки пеорийского. Их геном прочитали в 2008 году и обнаружили, что кластер пенициллина у них повторён несколько раз подряд [25], а в 2011 году выяснилось, что и гриб Флеминга, и промышленные штаммы относятся не к Penicillium chrysogenum, как считали 80 лет, а к близкому виду Penicillium rubens [26]. Выход пенициллина вырос с миллиграммов до десятков граммов на литр — в десятки тысяч раз.

трипептид АЦВ

→IPNS

изопенициллин N

→ацилтрансфераза

бензилпенициллин

Синтез пенициллина — классический пример нерибосомного пути. Пептидсинтетаза ACVS сшивает три аминокислоты — α-аминоадипиновую кислоту, цистеин и валин, — превращая валин в D-форму. Затем фермент изопенициллин-N-синтаза одной реакцией замыкает сразу два кольца — четырёхчленное β-лактамное и пятичленное тиазолидиновое, — забирая у трипептида четыре атома водорода молекулярным кислородом. Последний фермент меняет боковую цепь аминоадипиновой кислоты на фенилацетильную, если в среду добавлен её предшественник, — так получается бензилпенициллин. Интересно, что ферменты пути разнесены по компартментам: два первых работают в цитоплазме, а последние — в пероксисомах.

Как пенициллин убивает бактерию? Бактериальная стенка — сеть муреина (пептидогликана), где цепи полисахарида сшиты короткими пептидами. Сшивку делают ферменты транспептидазы, которые разрывают связь между двумя остатками D-аланина. Пенициллин по форме похож на этот D-аланил-D-аланин, а его напряжённое β-лактамное кольцо легко раскрывается и навсегда ацилирует активный центр фермента. Растущая бактерия продолжает строить стенку без сшивок и лопается от внутреннего давления. У грибов муреина нет, поэтому пенициллин им не вредит, — и у человека тоже.

Сардинский профессор гигиены Джузеппе Бротцу рассуждал просто: если в канализационных водах мало болезнетворных бактерий, значит, там есть кто-то, кто их убивает. В 1945 году он выделил из воды у стока сточных вод Кальяри гриб, позднее названный Acremonium chrysogenum. Его вещества изучили в Оксфорде, и в 1953 году Эдвард Абрахам и Гай Ньютон выделили цефалоспорин C. У него то же β-лактамное кольцо, но соединённое с шестичленным кольцом, и он устойчивее к ферментам бактерий, разрушающим пенициллин [27]. Сегодня цефалоспорины пяти поколений — один из главных классов антибиотиков в больницах, а химики делают их из природного ядра, присоединяя разные боковые цепи.

цефалоспорин C

Другие антибиотики и противогрибковые средства

Удивительно, но грибы дали медицине лишь несколько классов антибактериальных средств: большинство антибиотиков — стрептомицин, тетрациклины, эритромицин, ванкомицин — производят бактерии-актиномицеты. Зато грибные вещества оказались незаменимы там, где бактериальных нет.

Гризеофульвин. В 1939 году его выделили из пеницилла Penicillium griseofulvum, но лишь в 1958 году выяснилось, что при приёме внутрь он накапливается в коже, волосах и ногтях и излечивает стригущий лишай — грибковое поражение, вызванное дерматофитами. Гризеофульвин связывается с тубулином и нарушает веретено деления клеток гриба. Это одно из немногих средств, где гриб «воюет» с другими грибами.

Фузидиевая кислота, выделенная в 1962 году датской фирмой «Лео» из гриба Acremonium fusidioides, — стероидный антибиотик, блокирующий фактор элонгации трансляции бактерий; её до сих пор применяют в мазях против стафилококка. Плевромутилин выделили в 1951 году из базидиомицета клитопилуса (тогда его относили к вешенкам — отсюда название). Долгое время его производные использовали только в ветеринарии, но в 2007 году появилась мазь ретапамулин, а в 2019 году — лефамулин для лечения пневмонии, первый за десятилетия новый класс системных антибиотиков. Плевромутилины связываются с пептидилтрансферазным центром рибосомы бактерии в месте, которое не используют другие антибиотики, поэтому перекрёстной устойчивости к ним почти нет.

Эхинокандины. Лечить грибковые инфекции трудно: клетки гриба, как и наши, эукариотические, и почти любая мишень есть и у человека. Решение нашли в стенке гриба, которой у животных нет. Эхинокандины — циклические липопептиды грибов — подавляют фермент β-1,3-глюкансинтазу, строящий главный каркасный полисахарид стенки. Первым лекарством класса стал каспофунгин, одобренный в 2001 году; его делают из пневмокандина, который производит гриб Glarea lozoyensis, выделенный из воды испанской реки [28]. Ещё один противогрибковый препарат — ибрексафунгерп (2021) — сделан из тритерпеноида энфумафунгина и действует на тот же фермент. Получается, что лучшие средства против грибов — это оружие, которое одни грибы создали против других.

Статины, иммунодепрессанты и другие лекарства

Статины. Акира Эндо из японской фирмы «Санкё» рассуждал так: грибы, чтобы защищаться от других организмов, могли выработать вещества, подавляющие синтез стеролов, — ведь эргостерол нужен их соперникам. С 1971 года его группа проверила около шести тысяч культур, и в 1973 году из пеницилла Penicillium citrinum, выделенного с риса из киотского зернохранилища, получила компактин — мощный ингибитор ГМГ-КоА-редуктазы, ключевого фермента синтеза холестерина [5]. Компактин так и не стал лекарством, зато фирма «Мерк» нашла близкое вещество, ловастатин, у аспергилла Aspergillus terreus; в 1987 году он стал первым статином в аптеках. Эндо одновременно выделил то же вещество — монаколин K — из красного монаскуса, гриба, которым в Китае веками окрашивают рис для «красного дрожжевого риса». Статины принимают сотни миллионов людей, и они заметно снижают смертность от инфарктов и инсультов.

ловастатин (монаколин K)

микофеноловая кислота

кордицепин

Циклоспорин. Сотрудники «Сандоз» привозили образцы почвы из отпусков и командировок, и из образцов, собранных на норвежском плато Хардангервидда и в штате Висконсин, выделили гриб Tolypocladium inflatum. Позже выяснилось, что это бесполая стадия кордицепса, паразитирующего на личинках жуков. Циклоспорин оказался слабым антибиотиком, но в 1972–1976 годах Жан-Франсуа Борель и его коллеги обнаружили, что он избирательно подавляет T-лимфоциты, не убивая костный мозг [29]. В 1983 году циклоспорин одобрили для профилактики отторжения пересаженных органов, и выживаемость после пересадки почки, сердца и печени резко выросла. Механизм выяснили позже: циклоспорин связывается в клетке с белком циклофилином, а этот комплекс блокирует фосфатазу кальциневрин, без которой T-лимфоцит не включает гены интерлейкина-2 [30].

Микофеноловая кислота, та самая, что выделил Гозио в 1893 году, подавляет фермент ИМФ-дегидрогеназу — первый шаг синтеза гуаниловых нуклеотидов. Большинство клеток могут получить гуанин обходным «путём спасения», а лимфоциты зависят от синтеза заново, поэтому вещество избирательно останавливает их деление. Её производное микофенолата мофетил с 1995 года применяют после пересадки органов [1]. Финголимод, препарат против рассеянного склероза (2010), получен химической переделкой мириоцина — вещества гриба Isaria sinclairii, родственника кордицепсов, давнего средства китайской медицины. Кордицепин кордицепса военного — аденозин без гидроксила в положении 3′: встраиваясь в растущую цепь РНК, он обрывает её; это вещество впервые выделили в 1950 году [31].

Вещества грибов в сельском хозяйстве

Стробилурины. В 1977 году Тимм Анке и Вольфганг Штеглих выделили из маленького шляпочного гриба шишколюбки черенковой (Strobilurus tenacellus), растущей на закопанных шишках сосны, вещества, подавляющие рост других грибов, — стробилурины A и B [32]. Мишень оказалась фундаментальной: стробилурин связывается с цитохромом b комплекса III дыхательной цепи митохондрий в участке окисления убихинола и останавливает перенос электронов. На свету природное вещество разлагалось за часы, и химики фирм ICI (позже «Зенека» и «Сингента») и BASF двадцать лет совершенствовали молекулу. В 1996 году на рынок вышел азоксистробин, затем крезоксим-метил и другие, и стробилурины стали одним из самых продаваемых классов фунгицидов мира [33]. Цена успеха — устойчивость: у многих патогенов одна замена в цитохроме b (глицин 143 на аланин) делает их нечувствительными к препаратам.

стробилурин A

Гиббереллины. История, начатая Куросавой, продолжилась в 1938 году, когда Тэйдзиро Ябута и Юсукэ Сумики выделили кристаллический гиббереллин из гриба «баканаэ» — Fusarium fujikuroi. После Второй мировой войны работы узнали на Западе, и в 1950-х годах гибберелловую кислоту (GA₃) стали производить в ферментёрах. Её применяют, чтобы увеличить ягоды бессемянного винограда, ускорить прорастание ячменя при солодовании, удлинить стебли сахарного тростника. Позже выяснилось, что растения производят гиббереллины сами и для них это обычные гормоны, а гриб лишь «перехватил» гормон хозяина — но независимо, своими ферментами и своим кластером генов [2].

Защита растений грибами. Триходерма, подавляющая возбудителей корневых гнилей, выделяет антибиотики-пептаиболы и летучие пироны. Энтомопатогенные грибы боверия и метаризиум, которых используют против вредных насекомых, вооружены циклопептидами — боверицином и деструксинами, парализующими насекомое. Эндофит эпихлоя в злаках пастбищ производит алкалоиды перамин и лолины, отпугивающие насекомых; на этом основаны «эндофитные» сорта газонных и кормовых трав. Но у той же эпихлои есть и алкалоиды, опасные для скота: эргоалкалоиды и лолитрем B вызывают у овец «дрожь райграса». Поэтому для пастбищ создают штаммы эндофитов, сохранившие защиту от насекомых, но не вредящие животным.

Микотоксины

Микотоксинами называют вторичные метаболиты плесневых грибов, ядовитые для человека и животных в малых дозах и попадающие в организм с пищей или кормом. Яды шляпочных грибов к ним обычно не относят: гриб съедают целиком и по ошибке, а микотоксин незаметно присутствует в зерне, орехах, кофе, соке, молоке. Отравление микотоксином — микотоксикоз — бывает острым, при большой дозе, но гораздо опаснее хронические эффекты малых доз: рак, поражение почек, подавление иммунитета, задержка роста детей.

Широко цитируемая оценка гласит, что микотоксинами заражена четверть мирового урожая. В 2020 году группа Райнера Кршки проверила её на огромном массиве анализов и пришла к выводу, что цифра устарела: благодаря современным чувствительным методам микотоксины находят в 60–80 % проб, хотя нормы превышаются гораздо реже — примерно в каждой пятой-десятой [34]. Главные производители — три рода плесеней: аспергиллы, пенициллы и фузарии. Фузарии заражают зерно ещё в поле, во время цветения, аспергиллы и пенициллы — чаще при хранении, когда зерно или орехи оказались влажными и тёплыми. Климат меняет и карту: с потеплением афлатоксины, прежде проблема тропиков, всё чаще находят в кукурузе Южной Европы.

Микотоксины очень устойчивы. Варка, выпечка, пастеризация почти не разрушают ни афлатоксины, ни дезоксиниваленол; срезать плесень с хлеба бесполезно, потому что токсины диффундируют в мякиш. Поэтому борьба с ними — это профилактика: сушка зерна до безопасной влажности, сортировка орехов (заражённые часто светятся под ультрафиолетом), устойчивые сорта, контроль кормов. В Европейском союзе, России и большинстве стран для каждого главного микотоксина установлены предельные концентрации, а партии зерна и орехов проверяют перед продажей.

Афлатоксины

Осенью 1960 года на фермах Южной Англии начали массово гибнуть индюшата: птицы теряли аппетит, слабели и умирали за неделю, а при вскрытии у них находили некроз печени. Погибло около ста тысяч птиц, болезнь назвали «болезнью Х индеек». Расследование привело к бразильскому арахисовому шроту, который добавляли в корм. Болезнь воспроизводилась в лаборатории даже после того, как плесень в шроте убивали, — значит, виноват был не гриб, а его вещество. В 1961 году производителя нашли: аспергилл жёлтый, Aspergillus flavus, — и назвали токсин по его имени афлатоксином [4].

афлатоксин B₁

охратоксин A

зеараленон

патулин

цитринин

Афлатоксины — поликетиды; основных четыре: B₁, B₂, G₁, G₂ (буквы — по синему и зелёному свечению пятен в ультрафиолете). Коровы, съевшие заражённый корм, выделяют с молоком гидроксилированную форму M₁. Самый опасный — афлатоксин B₁. Сам по себе он малоактивен; его «включает» печень хозяина. Цитохромы P450 окисляют двойную связь в крайнем дигидрофурановом кольце, образуя реакционноспособный эпоксид, который присоединяется к гуанину ДНК. При копировании напротив повреждённого гуанина вставляется не тот нуклеотид, и возникает мутация. В опухолях печени у людей из районов с высоким содержанием афлатоксина в пище постоянно находят одну и ту же замену в кодоне 249 гена-«стража» TP53 — молекулярную подпись яда.

Международное агентство по изучению рака относит афлатоксины к канцерогенам группы 1 — веществам, канцерогенность которых для человека доказана [35]. Риск резко возрастает у носителей вируса гепатита B: вместе эти факторы повышают вероятность рака печени в десятки раз. Острые отравления тоже случаются: в 2004 году в Кении, где кукурузу после дождливого сезона хранили влажной, заболели 317 человек, и 125 из них умерли [36]. По той же причине нормы очень строги: в странах ЕАЭС допустимо не более 5 мкг афлатоксина B₁ на килограмм продукта, в ЕС для орехов, готовых к употреблению, — 2 мкг/кг, а в детском питании — 0,1 мкг/кг. Одно из современных решений — «биоконтроль»: на поля вносят нетоксигенные штаммы аспергилла жёлтого, у которых кластер афлатоксина разрушен; они вытесняют ядовитых сородичей и снижают заражение урожая на 80–90 %.

Охратоксин, патулин и яды фузариев

Охратоксин A производят аспергиллы (в тёплом климате — в кофе, винограде, какао) и пеницилл P. verrucosum (в зерне холодных стран). Это поликетид, соединённый с фенилаланином и несущий атом хлора. Он прочно связывается с белками плазмы, поэтому выводится неделями, и накапливается в почках, вызывая у свиней и птицы нефропатию. Поскольку структура охратоксина напоминает фенилаланин, он мешает работе фенилаланил-тРНК-синтетазы и синтезу белка.

Патулин — небольшой лактон, который производит главным образом Penicillium expansum, возбудитель синей гнили яблок. История у него поучительная: в 1943–1944 годах патулин испытывали в Англии как средство от простуды — это было одно из первых двойных слепых клинических испытаний в истории медицины, — но он оказался бесполезен, а позже выяснилась его токсичность. Сегодня его ищут в яблочном соке: гнилые яблоки, попавшие в пресс, могут дать опасное содержание, поэтому в ЕС норма для соков — 50 мкг/кг, а для детского питания — 10 мкг/кг. Патулин реагирует с SH-группами белков и глутатиона, а в спиртовом брожении разрушается — в сидре его почти нет.

Фузарии — бич пшеницы, ячменя и кукурузы. Фузариоз колоса не только снижает урожай, но и насыщает зерно токсинами. Трихотецены — сесквитерпеноиды с эпоксидной группой — связываются с рибосомой эукариот и останавливают синтез белка. Самый распространённый из них — дезоксиниваленол, его называют вомитоксином: свиньи отказываются от заражённого корма, а при больших дозах их рвёт. Более токсичен токсин T-2. С ним связывают алиментарно-токсическую алейкию — болезнь, поразившую Оренбургскую область и соседние районы СССР в 1942–1947 годах: в голодные военные годы люди собирали весной перезимовавшее под снегом зерно, на котором развились фузарии. Болезнь начиналась с жжения во рту, затем падало число лейкоцитов, появлялись кровоизлияния и некротическая ангина, и смертность среди заболевших была очень высокой [37].

Зеараленон — поликетидный лактон, по форме молекулы похожий на эстрадиол; он связывается с рецепторами эстрогенов, и у свиней, получавших заражённую кукурузу, развиваются признаки гиперэстрогении и бесплодие. Его производное зеранол одно время использовали как стимулятор роста скота, сейчас в ЕС оно запрещено. Фумонизины кукурузы по строению напоминают сфинганин и блокируют фермент церамидсинтазу; у лошадей они вызывают разжижение белого вещества мозга, у свиней — отёк лёгких, а у людей их связывают с дефектами нервной трубки у плода в районах, где кукуруза — главная пища [38].

Спорынья: от «антонова огня» до ЛСД

Спорынья (Claviceps purpurea) заражает цветки ржи и других злаков и вместо зерна образует тёмный склероций — «рожок». В рожках накапливаются эргоалкалоиды — производные лизергиновой кислоты, построенные из триптофана и изопреноидного звена. Средневековые хроники полны описаний «священного огня»: у одних больных чернели и отваливались пальцы и конечности (гангренозная форма — алкалоиды сужают сосуды), у других начинались судороги и галлюцинации (судорожная форма). В 994 году во Франции, по хроникам, погибли десятки тысяч человек. Монашеский орден антонитов, основанный в 1095 году, лечил больных в своих госпиталях, где их кормили хлебом без спорыньи, — и многим становилось лучше, отсюда название «антонов огонь». Последние крупные вспышки эрготизма были в России в 1926–1927 годах, после того как в голодные годы перестали очищать зерно [39].

Повитухи давно знали, что малые дозы рожков вызывают сокращения матки и останавливают кровотечение после родов. Химики «Сандоз» превратили это знание в лекарства: Артур Штоль в 1918 году выделил эрготамин, позже применявшийся против мигрени, а в 1935 году был найден эргометрин, до сих пор используемый в акушерстве. В 1938 году Альберт Хофман, синтезируя производные лизергиновой кислоты в поисках стимулятора дыхания, получил диэтиламид лизергиновой кислоты — ЛСД. Пять лет вещество лежало без дела, а 16 апреля 1943 года Хофман случайно получил ничтожную дозу и ощутил необычное состояние; через три дня он сознательно принял 250 мкг, что оказалось в несколько раз выше действующей дозы [40]. Близкие вещества природного происхождения — амиды лизергиновой кислоты — содержатся в семенах вьюнков, где их производят грибы-симбионты.

Эргоалкалоиды действуют на рецепторы серотонина, дофамина и норадреналина, потому что их индольное ядро и азот похожи на эти медиаторы. Отсюда их широкое медицинское применение — от бромокриптина, подавляющего выработку пролактина и помогающего при болезни Паркинсона, до каберголина. Генетики изучили и происхождение этого пути: кластер эргоалкалоидов с ключевым ферментом диметилаллилтриптофансинтазой встречается у спорыньи, эпихлои, некоторых аспергиллов и пенициллов.

Яды шляпочных грибов

Ядовитых шляпочных грибов немного, а смертельно ядовитых — единицы, но почти каждый случай гибели связан с одной группой веществ.

Аматоксины. Бледная поганка, мухомор вонючий, весенний, некоторые галерины и лепиоты содержат циклические октапептиды — аматоксины. Главный из них, α-аманитин, прочно связывается с РНК-полимеразой II — ферментом, который считывает с ДНК все матричные РНК белков, — и останавливает её движение вдоль гена. Клетка перестаёт обновлять белки и погибает; сильнее всего страдает печень, куда яд попадает в первую очередь и где он многократно циркулирует между кишечником и желчью, и почки. Смертельная доза — около 0,1 мг на килограмм массы тела, то есть для взрослого несколько миллиграммов, и их может содержать одно плодовое тело. Коварство отравления — в скрытом периоде: первые 6–24 часа ничего не происходит, затем начинаются рвота и понос, потом наступает обманчивое улучшение, а на третьи-пятые сутки развивается печёночная недостаточность. На аматоксины приходится около 90 % смертельных отравлений грибами в мире [41]. Варка и сушка их не разрушают. В лечении применяют силибинин из расторопши, мешающий клеткам печени захватывать яд, в тяжёлых случаях — пересадку печени.

Фаллотоксины той же поганки — семичленные циклопептиды, связывающие актин, — при приёме внутрь почти не всасываются и в отравлении играют малую роль. Генетика аматоксинов оказалась удивительной: способность к их синтезу есть не только у мухоморов, но и у галерин и лепиот — грибов из других семейств. Анализ генов показал, что ферменты пути, по-видимому, переходили между этими грибами горизонтально [42].

Орелланин. В 1952–1957 годах в Польше произошло несколько групповых отравлений, из 102 пострадавших 11 умерли от почечной недостаточности. Станислав Гжималя установил виновника — паутинник оранжево-красный (Cortinarius orellanus) — и выделил его яд, бипиридиловое производное орелланин. Особенность этого яда — чрезвычайно длинный скрытый период, от двух дней до трёх недель: к тому времени, как появляются жажда и боль в пояснице, человек уже забыл о грибах. Орелланин накапливается в клетках почечных канальцев и порождает в них активные формы кислорода [43]. В 2008 году в Шотландии этими грибами, приняв их за лисички, отравился британский писатель Николас Эванс с родными; у пострадавших отказали почки, и через три года писателю пересадили почку, которую отдала ему дочь.

Мускарин впервые выделили из мухомора в 1869 году, но в мухоморе его ничтожно мало. Много его в волоконницах и мелких белых говорушках. Мускарин — аналог ацетилхолина, который не разрушается ацетилхолинэстеразой: через 15–30 минут после еды начинаются слюнотечение, пот, слёзы, сужение зрачков, замедление пульса. Противоядие — атропин, блокирующий те же рецепторы. Название «мускариновые рецепторы» в физиологии появилось именно благодаря этому грибному яду.

Иботеновая кислота и мусцимол. Главные действующие вещества мухомора красного и пантерного. Иботеновая кислота похожа на глутамат и возбуждает его рецепторы; при сушке и в организме она теряет CO₂ и превращается в мусцимол — аналог тормозного медиатора ГАМК. Отравление похоже на сильное опьянение со спутанностью, бредом, сном. Сибирские народы использовали сушёные мухоморы в обрядах, и мусцимол выводится с мочой почти неизменённым, — путешественники XVIII века описывали, как мочу употреблявших мухомор пили другие участники обряда [44]. Есть у мухомора и неожиданное вещество: он накапливает ванадий в виде комплекса амавадина, функция которого до сих пор неясна.

Коприн. Навозник серый съедобен — но только без алкоголя. Его аминокислота коприн в организме превращается в 1-аминоциклопропанол, который блокирует фермент альдегиддегидрогеназу. Если в течение нескольких дней после грибов выпить спиртного, ацетальдегид не окисляется дальше, накапливается и вызывает покраснение лица, сердцебиение, тошноту — как препарат «Антабус», применяемый для лечения алкоголизма [45]. Гиромитрин строчка обыкновенного при гидролизе даёт метилгидразин — компонент ракетного топлива, поражающий печень и нервную систему; часть его улетучивается при отваривании, поэтому строчки в некоторых странах считают условно съедобными после двукратной варки, но риск остаётся, а пары при варке тоже ядовиты [46].

мускарин

иботеновая кислота

мусцимол

орелланин

коприн

гиромитрин

Бывают и отравления совсем иной природы. Свинушка тонкая вызывает иммунный гемолиз: после многократного употребления организм вырабатывает антитела против антигена гриба, и при очередной порции они вызывают разрушение собственных эритроцитов. В 1944 году от такого отравления умер немецкий миколог Юлиус Шеффер, — после этого свинушку признали ядовитой. Зеленушка при регулярном употреблении больших количеств вызывала разрушение скелетных мышц: такие случаи описаны во Франции и Польше в 2000-х годах.

Псилоцибин и посинение грибов

В 1957 году американский банкир и этномиколог Гордон Уоссон опубликовал в журнале «Лайф» рассказ о мексиканских обрядах с «грибами богов», а образцы грибов передал Альберту Хофману. В 1958 году Хофман выделил из псилоцибе мексиканского два вещества — псилоцибин и псилоцин — и установил их строение. Псилоцибин — фосфорилированный индол, родственный серотонину; в организме фосфатаза отщепляет фосфат, и действующим веществом становится псилоцин, возбуждающий серотониновые рецепторы 5-HT2A.

псилоцибин

лизергиновая кислота

В 2017 году группа Дирка Хофмайстера из Йены нашла у псилоцибе кластер генов пути и воспроизвела синтез ферментами в пробирке. Декарбоксилаза PsiD отщепляет CO₂ от триптофана, монооксигеназа PsiH вводит гидроксил в положение 4 индольного кольца, киназа PsiK присоединяет к нему фосфат, а метилтрансфераза PsiM дважды метилирует азот [13]. Вскоре ферменты перенесли в кишечную палочку и дрожжи, и псилоцибин стали получать биотехнологически — для клинических исследований его действия при тяжёлой депрессии. В 2023 году Австралия первой разрешила психиатрам назначать псилоцибин по особым показаниям.

Псилоцибиновые грибы на изломе синеют, и долгое время причина оставалась неизвестной. В 2020 году та же йенская группа показала, что при повреждении фосфатаза PsiP отщепляет от псилоцибина фосфат, а оксидаза PsiL окисляет образовавшийся псилоцин; окисленные молекулы сцепляются в цепочки из 3–13 звеньев, и эта смесь хиноидных олигомеров окрашена в синий цвет [47]. Значит, псилоцибин в клетке — устойчивая «запасная» форма, а на месте раны гриб быстро превращает его в тёмные полимеры, возможно отпугивающие поедателей. Это другой механизм, чем у болетовых, где синеет вариегатовая кислота.

Как гриб не отравляет сам себя

Производить яд — опасное занятие: если мишень яда есть у самого производителя, он должен как-то защититься. Грибы решают эту задачу несколькими способами, и почти все их хорошо видно в устройстве кластеров [48].

Нет мишени. Самый простой случай — пенициллин: муреина у грибов нет, и транспептидаз, на которые он действует, тоже. Аманитин опасен для РНК-полимеразы II всех эукариот, но у самих мухоморов этот фермент несёт замены, делающие его нечувствительным, — это показали ещё в 1970-х годах.

Своя устойчивая мишень. Если мишень нужна грибу, в кластер часто включена её устойчивая копия. В кластере ловастатина у аспергилла есть дополнительный ген ГМГ-КоА-редуктазы, а в кластере компактина у пеницилла — свой; гриб продолжает синтезировать эргостерол, пока статин подавляет конкурентов. Пеницилл, производящий микофеноловую кислоту, несёт в кластере вторую, нечувствительную к ней ИМФ-дегидрогеназу [49]. У шишколюбки цитохром b отличается от цитохрома других грибов несколькими аминокислотами в месте связывания стробилурина — тот же принцип, что и у патогенов, ставших устойчивыми к стробилуриновым фунгицидам.

Безвредная форма и упаковка. Многие яды хранятся в неактивном виде и становятся опасными, только покинув клетку или попав в чужой организм, — как афлатоксин B₁, которого активирует печень животного. Ферменты синтеза афлатоксина собраны в особых пузырьках — «афлатоксисомах», которые сливаются с плазматической мембраной и выбрасывают яд наружу. Глиотоксин аспергилла дымящего содержит дисульфидный мостик; фермент GliT держит его в окисленной, сравнительно безопасной форме, а мутанты без этого фермента сами погибают от собственного яда.

Насосы. Почти в каждом кластере есть ген белка-транспортёра, выкачивающего вещество из клетки. Эти же транспортёры — одна из главных причин устойчивости патогенных грибов к лекарствам: кандида и аспергилл, усилив их работу, выбрасывают из клетки азолы.

Эволюция: кластеры, путешествующие между видами

Вторичные метаболиты распределены по древу грибов очень пёстро. Близкие виды одного рода могут производить совершенно разные вещества, а далёкие — одно и то же. Отчасти это объясняется тем, что кластеры легко теряются: если вещество перестало приносить пользу, весь кластер исчезает без следа. Пекарские дрожжи, живущие на сахаристых субстратах, растеряли почти все пути вторичного обмена.

Но есть и обратный процесс — горизонтальный перенос генов, переход целого кластера от одного вида к другому. В 2011 году Джейсон Слот и Антонис Рокас показали, что гриб Podospora anserina, живущий на навозе травоядных, несёт полный кластер стеригматоцистина — предшественника афлатоксина — длиной около 57 тысяч пар нуклеотидов из 23 генов. Его гены оказались почти идентичны генам аспергиллов, хотя эти грибы относятся к разным классам и разошлись сотни миллионов лет назад. Кластер работает и, по-видимому, целиком перешёл от аспергилла [50].

Ещё нагляднее история псилоцибина. Способностью синтезировать его обладают грибы нескольких далёких родов — псилоцибе, панеолусы, гимнопилусы, плютеи, некоторые волоконницы. В 2018 году анализ геномов показал, что кластер псилоцибина передавался между ними горизонтально [51]. Объединяет этих грибов среда обитания: навоз и гниющая древесина, где много насекомых, поедающих грибы. Авторы предположили, что псилоцибин изначально был не «веществом для людей», а защитой от насекомых, нарушающей их поведение через серотониновую систему.

Даже пенициллин, по-видимому, пришёл к грибам издалека: гены изопенициллин-N-синтазы и пептидсинтетазы ACVS грибов очень похожи на гены актиномицетов, производящих цефамицины, и считается, что предок пеницилла и акремониума получил их от бактерий. Получается, что кластеры генов ведут себя почти как самостоятельные «эгоистичные» генетические элементы: они переходят между видами, теряются, перестраиваются, и именно поэтому химический мир грибов так разнообразен.

Как ищут новые вещества сегодня

Классический путь открытия — вырастить гриб, извлечь вещества, проверить их на бактериях или клетках, выделить активное и установить строение. Он дал пенициллин и статины, но сегодня его эффективность упала: чаще всего находят уже известные вещества. Новые подходы начинаются с генома.

Поиск в геноме. Программы вроде antiSMASH распознают в последовательности ДНК гены поликетидсинтаз, пептидсинтетаз и терпенсинтаз и очерчивают границы кластеров. По доменам главного фермента можно заранее предсказать класс вещества, а иногда и его примерную структуру. Сравнивая кластеры тысяч геномов, исследователи выбирают те семейства, продукты которых неизвестны и которые встречаются в интересных группах, например у паразитов насекомых или у лишайников.

Перенос в удобного хозяина. Найденный кластер синтезируют химически или вырезают из генома и переносят в аспергилл рисовый, аспергилл гнездовой или пекарские дрожжи, где он работает под сильными промоторами. Так получают вещества грибов, которых никто не умеет выращивать, — например, многих лишайниковых грибов и симбионтов. Включая гены кластера по одному, можно выяснить, что делает каждый фермент, и даже «смешивать» ферменты разных путей, получая неприродные молекулы.

Поиск по устойчивости. Раз в кластере часто лежит устойчивая копия гена-мишени, её можно искать прицельно: если рядом с генами поликетидсинтазы лежит лишняя копия, скажем, гена протеасомы или фермента синтеза нуклеотидов, то продукт кластера, скорее всего, ингибирует именно этот фермент. Такой поиск «от мишени» позволяет находить вещества с заранее известным механизмом действия.

Работы впереди много. В царстве грибов, по современным оценкам, от двух до трёх миллионов видов, из них описано около 150 тысяч, а изучен химически — ничтожный процент. Если в среднем на вид приходится около 35 кластеров, то по всему царству их десятки миллионов, и большинство веществ, которые они кодируют, никто никогда не видел. О том, как разграничивают сами виды грибов, — в статье «Что такое вид у грибов».

Сводная таблица

Частые вопросы

Можно ли срезать плесень с хлеба и съесть остальное? Нет. Видимая плесень — лишь спороношение; гифы прорастают глубоко в мякиш, а микотоксины растворяются в воде и расходятся ещё дальше. Твёрдые сыры и плотные овощи иногда можно спасти, срезав не меньше 2–3 сантиметров вокруг пятна, но хлеб, джем, мягкие фрукты, орехи и зерно с плесенью лучше выбросить.

Почему тогда можно есть рокфор и камамбер? Пеницилл рокфорский и пеницилл камамбера — «одомашненные» грибы: столетия отбора в сыроварнях сделали их штаммы малотоксичными. Рокфорский пеницилл способен производить PR-токсин и рокфортин, но в сыре PR-токсин быстро реагирует с аминокислотами и превращается в безвредное производное, а рокфортина там очень мало. Дикие плесени на испорченном сыре — совсем другое дело.

Пенициллин — это гриб? Нет, пенициллин — вещество, которое производит гриб пеницилл. Сам гриб, попавший на продукты, не лечит, а пенициллиновые препараты не содержат грибов. Таблетки и уколы делают из очищенного вещества, часто химически изменённого.

Почему антибиотики не лечат грибковые инфекции? Большинство антибиотиков бьют по тому, чего нет у эукариот: муреиновой стенке, бактериальным рибосомам и ферментам. Клетка гриба устроена как наша, поэтому противогрибковых средств мало, и они действуют на немногие особенности грибов — эргостерол мембраны и глюкан стенки. Приём антибиотиков, наоборот, иногда провоцирует кандидоз: погибают бактерии, сдерживавшие кандиду.

Можно ли проверить гриб на ядовитость серебряной ложкой, луком или тем, что его едят черви? Нет. Аматоксины не окрашивают серебро и лук, не имеют вкуса и запаха, а слизни и личинки мух спокойно едят бледную поганку, у них другая чувствительность. Единственный надёжный способ — точно знать вид.

Правда ли, что чага, кордицепс и рейши лечат? В них действительно есть биологически активные вещества: кордицепин, тритерпены ганодермы, бетулиновая кислота и меланины чаги. Но клинических испытаний, доказывающих лечебное действие пищевых добавок с ними, почти нет. Пенициллин, статины и циклоспорин — тоже вещества грибов, однако лекарствами их сделали очистка, точная дозировка и испытания на тысячах больных.

Зачем грибу пигменты, если он не фотосинтезирует? Пигменты грибов — не светособирающие, а защитные: меланин и каротиноиды поглощают ультрафиолет и гасят активные формы кислорода. Яркая окраска плодовых тел может также предупреждать животных о ядовитости или привлекать распространителей спор.

Что нужно знать к ЕГЭ

• пеницилл — плесневый гриб, производитель антибиотика пенициллина; антибиотики подавляют бактерии и не действуют на вирусы;
• грибы используют в биотехнологии: получают антибиотики (пенициллины, цефалоспорины), органические кислоты (лимонную — аспергилл), ферменты, витамины, гиббереллины;
• многие антибиотики (стрептомицин, тетрациклины) производят не грибы, а бактерии-актиномицеты;
• спорынья — паразит злаков; её склероции («рожки») ядовиты; при отравлении развивается эрготизм;
• смертельно ядовитые грибы — бледная поганка, мухомор вонючий; ядовиты мухоморы красный и пантерный, ложные опята, сатанинский гриб; ядовитость не устраняется варкой;
• плесневые грибы на продуктах выделяют микотоксины; плесневелые хлеб, орехи, зерно, варенье есть нельзя;
• лишайники выделяют лишайниковые кислоты, разрушающие горную породу, и используются как индикаторы чистоты воздуха;
• грибы-паразиты (головня, ржавчина, спорынья, мучнистая роса, трутовики) наносят урон урожаю и лесу; фитофтора — не гриб, а оомицет.

Для олимпиад

Логика биосинтеза. Поликетидсинтаза и синтаза жирных кислот — гомологи: обе удлиняют цепь на C₂ за цикл при декарбоксилирующей конденсации с малонил-КоА. Разница — в программировании: синтаза жирных кислот после каждой конденсации выполняет полный цикл «восстановление — дегидратация — восстановление», поликетидсинтаза — частичный или никакого. Если кетогруппы сохраняются, цепь сворачивается альдольной конденсацией в ароматическое кольцо — так получается, например, орселлиновая кислота из четырёх C₂-звеньев. Число звеньев в скелете можно оценить подсчётом атомов углерода, не забывая, что стартовая единица может быть иной (у афлатоксина — гексаноил), а часть атомов позже теряется.

Эксперименты, которые стоит знать. Доказательство роли метаболита строится как в генетике: нокаут гена главного фермента → потеря вещества → потеря признака (защиты, болезнетворности) → возвращение признака при добавлении вещества или гена. Опыт с «болезнью Х» — пример того, как отличить действие организма от действия вещества: болезнь воспроизводится и при убитой плесени. Совместное культивирование гриба с актиномицетом показало, что молчащие кластеры можно включить сигналами соседей через перестройку хроматина.

Мишени, которые стоит помнить. β-лактамы — транспептидазы бактерий; статины — ГМГ-КоА-редуктаза; циклоспорин — циклофилин и кальциневрин; микофеноловая кислота — ИМФ-дегидрогеназа; эхинокандины — β-1,3-глюкансинтаза; стробилурины — комплекс III (участок Qo); аманитин — РНК-полимераза II; трихотецены — пептидилтрансферазный центр рибосомы эукариот; фумонизины — церамидсинтаза; гризеофульвин — тубулин; кордицепин — обрыв цепи РНК.

Самозащита и эволюция. Ген устойчивой копии мишени в кластере — и ключ к механизму действия, и инструмент поиска. Горизонтальный перенос кластеров (стеригматоцистин, псилоцибин, вероятно, β-лактамы) объясняет «пятнистое» распространение веществ по древу.

Задания с разбором

Задание 1

Чем вторичные метаболиты отличаются от первичных? Приведите по два примера тех и других у грибов. Почему лимонную кислоту, которую аспергилл чёрный выделяет в огромных количествах, всё же считают первичным метаболитом?

Задание 2

Назовите три главных пути синтеза вторичных метаболитов грибов, их строительные блоки и главные ферменты. Распределите по ним вещества: пенициллин, афлатоксин B₁, гиббереллин, ловастатин, циклоспорин, β-каротин, трихотецены, меланин аскомицетов.

Задание 3

Почему гены одного вторичного метаболита у грибов лежат рядом, а не разбросаны по геному? Приведите не менее трёх причин и пример глобального регулятора, управляющего многими кластерами.

Задание 4

Ногохвосткам предложили мицелий дикого штамма аспергилла и мутанта без гена laeA. Ногохвостки предпочли мутанта и лучше на нём размножались. Какой вывод можно сделать? Почему мутант был выбран удачно? Какой опыт усилил бы вывод?

Задание 5

Объясните, как пенициллин убивает бактерию. Почему он не вредит ни грибу-производителю, ни клеткам человека, а покоящиеся бактерии к нему нечувствительны?

Задание 6

Почему открытие Флеминга (1928) превратилось в лекарство лишь в 1940-х годах? Назовите три шага, сделавших пенициллин доступным, и поясните, кому и чем они обязаны.

Задание 7

Почему Акира Эндо искал ингибитор синтеза холестерина именно у грибов? Как действует ловастатин и почему гриб-производитель сам от него не страдает?

Задание 8

Почему нельзя есть хлеб, с которого срезали плесень, и почему токсины не исчезают при выпечке? Предложите три меры, снижающие содержание микотоксинов в зерне.

Задание 9

В партии арахиса нашли 12 мкг афлатоксина B₁ на 1 кг. Во сколько раз это выше нормы ЕАЭС (5 мкг/кг)? Какую дозу в нанограммах на килограмм массы тела получит человек массой 60 кг, съев 50 г такого арахиса? Как афлатоксин B₁ превращается в канцероген и почему афлатоксин B₂ много слабее?

Задание 10

Опишите две формы эрготизма и объясните их связь с действием алкалоидов спорыньи. Почему в госпиталях антонитов многим больным становилось лучше?

Задание 11

Установите соответствие между ядом и его мишенью: 1) α-аманитин; 2) мускарин; 3) мусцимол; 4) коприн (его производное); 5) трихотецены; 6) стробилурин. Мишени: А) рецепторы ГАМК; Б) альдегиддегидрогеназа; В) РНК-полимераза II; Г) комплекс III дыхательной цепи; Д) мускариновые рецепторы ацетилхолина; Е) рибосома эукариот.

Задание 12

Почему отравления бледной поганкой и паутинником оранжево-красным особенно опасны, хотя первые признаки появляются поздно? Расположите яды по времени появления симптомов: мускарин, аматоксины, орелланин.

Задание 13

Назовите три функции меланина у грибов. Почему фунгицид трициклазол защищает рис от пирикуляриоза, хотя не убивает гриб?

Задание 14

Атлас 1037 геномов грибов насчитал 36 399 кластеров вторичного обмена. Сколько в среднем кластеров на геном? У гриба 70 кластеров, а известно 15 его веществ, каждое от своего кластера. Какая доля кластеров «молчит»? Назовите два способа их включить.

Задание 15 (олимпиадное)

Зеараленон (C₁₈H₂₂O₅) и орселлиновая кислота (C₈H₈O₄) — поликетиды, собранные из стартового ацетил-КоА и малонил-КоА. Сколько молекул малонил-КоА использовано для каждого и сколько молекул CO₂ отщеплено при конденсациях? Сколько молекул NADPH израсходует синтаза жирных кислот, собирая из того же числа звеньев, что у зеараленона, стеариновую кислоту C₁₈, и почему поликетидсинтазе для зеараленона нужно меньше?

Задание 16 (олимпиадное)

Культура Флеминга давала около 2 единиц пенициллина в 1 мл (1 единица = 0,6 мкг бензилпенициллина натрия), современные штаммы — около 50 г/л. Во сколько раз вырос выход? Сколько пенициллина даст один ферментёр объёмом 100 м³ и сколько это доз по 1 млн единиц? Какой объём культуры Флеминга понадобился бы для одной такой дозы?

Литература

1. Bentley R. Mycophenolic acid: a one hundred year odyssey from antibiotic to immunosuppressant // Chemical Reviews. 2000. Vol. 100. P. 3801–3826.
2. Hedden P., Sponsel V. A century of gibberellin research // Journal of Plant Growth Regulation. 2015. Vol. 34. P. 740–760.
3. Fleming A. On the antibacterial action of cultures of a penicillium, with special reference to their use in the isolation of B. influenzae // British Journal of Experimental Pathology. 1929. Vol. 10. P. 226–236.
4. Pickova D., Ostry V., Toman J., Malir F. Aflatoxins: history, significant milestones, recent data on their toxicity and ways to mitigation // Toxins. 2021. Vol. 13. 399.
5. Endo A. A historical perspective on the discovery of statins // Proceedings of the Japan Academy, Series B. 2010. Vol. 86. P. 484–493.
6. Bok J. W., Keller N. P. LaeA, a regulator of secondary metabolism in Aspergillus spp. // Eukaryotic Cell. 2004. Vol. 3. P. 527–535.
7. Robey M. T., Caesar L. K., Drott M. T., Keller N. P., Kelleher N. L. An interpreted atlas of biosynthetic gene clusters from 1,000 fungal genomes // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2021. Vol. 118. e2020230118.
8. Белякова Г. А., Дьяков Ю. Т., Тарасов К. Л. Ботаника. Т. 1. Водоросли и грибы. М.: Академия, 2006.
9. Deacon J. W. Fungal Biology. 4th ed. Malden: Blackwell Publishing, 2006.
10. Bérdy J. Bioactive microbial metabolites // The Journal of Antibiotics. 2005. Vol. 58. P. 1–26.
11. Keller N. P. Fungal secondary metabolism: regulation, function and drug discovery // Nature Reviews Microbiology. 2019. Vol. 17. P. 167–180.
12. Cox R. J. Polyketides, proteins and genes in fungi: programmed nano-machines begin to reveal their secrets // Organic & Biomolecular Chemistry. 2007. Vol. 5. P. 2010–2026.
13. Fricke J., Blei F., Hoffmeister D. Enzymatic synthesis of psilocybin // Angewandte Chemie International Edition. 2017. Vol. 56. P. 12352–12355.
14. Hallen H. E., Luo H., Scott-Craig J. S., Walton J. D. Gene family encoding the major toxins of lethal Amanita mushrooms // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2007. Vol. 104. P. 19097–19101.
15. Bayram Ö., Krappmann S., Ni M. et al. VelB/VeA/LaeA complex coordinates light signal with fungal development and secondary metabolism // Science. 2008. Vol. 320. P. 1504–1506.
16. Schroeckh V., Scherlach K., Nützmann H.-W. et al. Intimate bacterial–fungal interaction triggers biosynthesis of archetypal polyketides in Aspergillus nidulans // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2009. Vol. 106. P. 14558–14563.
17. Rohlfs M., Albert M., Keller N. P., Kempken F. Secondary chemicals protect mould from fungivory // Biology Letters. 2007. Vol. 3. P. 523–525.
18. Ullstrup A. J. The impacts of the southern corn leaf blight epidemics of 1970–1971 // Annual Review of Phytopathology. 1972. Vol. 10. P. 37–50.
19. Lee C.-H., Lee Y.-Y., Chang Y.-C. et al. A carnivorous mushroom paralyzes and kills nematodes via a volatile ketone // Science Advances. 2023. Vol. 9. eade4809.
20. Eisenman H. C., Casadevall A. Synthesis and assembly of fungal melanin // Applied Microbiology and Biotechnology. 2012. Vol. 93. P. 931–940.
21. Dadachova E., Bryan R. A., Huang X. et al. Ionizing radiation changes the electronic properties of melanin and enhances the growth of melanized fungi // PLoS ONE. 2007. Vol. 2. e457.
22. Gill M., Steglich W. Pigments of fungi (Macromycetes) // Progress in the Chemistry of Organic Natural Products. 1987. Vol. 51. P. 1–317.
23. Kotlobay A. A., Sarkisyan K. S., Mokrushina Y. A. et al. Genetically encodable bioluminescent system from fungi // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2018. Vol. 115. P. 12728–12732.
24. Chain E., Florey H. W., Gardner A. D. et al. Penicillin as a chemotherapeutic agent // The Lancet. 1940. Vol. 236. P. 226–228.
25. van den Berg M. A., Albang R., Albermann K. et al. Genome sequencing and analysis of the filamentous fungus Penicillium chrysogenum // Nature Biotechnology. 2008. Vol. 26. P. 1161–1168.
26. Houbraken J., Frisvad J. C., Samson R. A. Fleming’s penicillin producing strain is not Penicillium chrysogenum but P. rubens // IMA Fungus. 2011. Vol. 2. P. 87–95.
27. Abraham E. P. Cephalosporins 1945–1986 // Drugs. 1987. Vol. 34, suppl. 2. P. 1–14.
28. Denning D. W. Echinocandin antifungal drugs // The Lancet. 2003. Vol. 362. P. 1142–1151.
29. Heusler K., Pletscher A. The controversial early history of cyclosporin // Swiss Medical Weekly. 2001. Vol. 131. P. 299–302.
30. Liu J., Farmer J. D., Lane W. S. et al. Calcineurin is a common target of cyclophilin–cyclosporin A and FKBP–FK506 complexes // Cell. 1991. Vol. 66. P. 807–815.
31. Cunningham K. G., Manson W., Spring F. S., Hutchinson S. A. Cordycepin, a metabolic product isolated from cultures of Cordyceps militaris (Linn.) Link // Nature. 1950. Vol. 166. P. 949.
32. Anke T., Oberwinkler F., Steglich W., Schramm G. The strobilurins — new antifungal antibiotics from the basidiomycete Strobilurus tenacellus // The Journal of Antibiotics. 1977. Vol. 30. P. 806–810.
33. Bartlett D. W., Clough J. M., Godwin J. R. et al. The strobilurin fungicides // Pest Management Science. 2002. Vol. 58. P. 649–662.
34. Eskola M., Kos G., Elliott C. T. et al. Worldwide contamination of food-crops with mycotoxins: validity of the widely cited “FAO estimate” of 25% // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2020. Vol. 60. P. 2773–2789.
35. IARC Working Group. Chemical agents and related occupations // IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Vol. 100F. Lyon: International Agency for Research on Cancer, 2012.
36. Lewis L., Onsongo M., Njapau H. et al. Aflatoxin contamination of commercially available maize products during an outbreak of acute aflatoxicosis in eastern and central Kenya // Environmental Health Perspectives. 2005. Vol. 113. P. 1763–1767.
37. Joffe A. Z. Fusarium Species: Their Biology and Toxicology. New York: John Wiley & Sons, 1986.
38. Bennett J. W., Klich M. Mycotoxins // Clinical Microbiology Reviews. 2003. Vol. 16. P. 497–516.
39. Haarmann T., Rolke Y., Giesbert S., Tudzynski P. Ergot: from witchcraft to biotechnology // Molecular Plant Pathology. 2009. Vol. 10. P. 563–577.
40. Hofmann A. LSD — mein Sorgenkind. Stuttgart: Klett-Cotta, 1979.
41. Diaz J. H. Amatoxin-containing mushroom poisonings: species, toxidromes, treatments, and outcomes // Wilderness & Environmental Medicine. 2018. Vol. 29. P. 111–118.
42. Walton J. The Cyclic Peptide Toxins of Amanita and Other Poisonous Mushrooms. Cham: Springer, 2018.
43. Danel V. C., Saviuc P. F., Garon D. Main features of Cortinarius spp. poisoning: a literature review // Toxicon. 2001. Vol. 39. P. 1053–1060.
44. Michelot D., Melendez-Howell L. M. Amanita muscaria: chemistry, biology, toxicology, and ethnomycology // Mycological Research. 2003. Vol. 107. P. 131–146.
45. Lindberg P., Bergman R., Wickberg B. Isolation and structure of coprine, the in vivo aldehyde dehydrogenase inhibitor in Coprinus atramentarius // Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. 1975. P. 946–947.
46. Michelot D., Toth B. Poisoning by Gyromitra esculenta — a review // Journal of Applied Toxicology. 1991. Vol. 11. P. 235–243.
47. Lenz C., Wick J., Braga D. et al. Injury-triggered blueing reactions of Psilocybe “magic” mushrooms // Angewandte Chemie International Edition. 2020. Vol. 59. P. 1450–1454.
48. Keller N. P. Translating biosynthetic gene clusters into fungal armor and weaponry // Nature Chemical Biology. 2015. Vol. 11. P. 671–677.
49. Regueira T. B., Kildegaard K. R., Hansen B. G. et al. Molecular basis for mycophenolic acid biosynthesis in Penicillium brevicompactum // Applied and Environmental Microbiology. 2011. Vol. 77. P. 3035–3043.
50. Slot J. C., Rokas A. Horizontal transfer of a large and highly toxic secondary metabolic gene cluster between fungi // Current Biology. 2011. Vol. 21. P. 134–139.
51. Reynolds H. T., Vijayakumar V., Gluck-Thaler E. et al. Horizontal gene cluster transfer increased hallucinogenic mushroom diversity // Evolution Letters. 2018. Vol. 2. P. 88–101.