Морфология грибов и методы идентификации

Морфология грибов и методы идентификации — это структурные особенности и лабораторные методы, используемые для распознавания грибов и отнесения их к известным таксонам. Они варьируются от классической микроскопии гиф, спор и плодовых тел до культуральной характеристики и молекулярных методов, таких как ДНК-баркодирование и идентификация белков с помощью масс-спектрометрии.

Definition

Идентификация грибов — это отнесение изолята к известному таксону с использованием комбинации морфологических признаков (микроскопических и макроскопических), культуральных особенностей, а также молекулярных или протеомных методов, тогда как морфология грибов — это изучение структурных особенностей, на которых в значительной степени основывается эта идентификация.

Scope

Эта тема охватывает морфологические признаки, используемые для описания и различения грибов, а также основные методы идентификации неизвестного изолята. Она рассматривает прямую микроскопию и окрашивание, культуральную морфологию, ДНК-секвенирование (баркодирование) и масс-спектрометрию с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией по времени пролета (MALDI-TOF) как взаимодополняющие подходы. Это обзор методологии, а не диагностический протокол или руководство по лечению.

Core questions

• Какие морфологические структуры используются для микроскопической идентификации грибов?
• Как культуральные методы и методы прямого исследования дополняют друг друга?
• Что такое ДНК-баркодирование и почему область ITS является стандартным маркером для грибов?
• Как масс-спектрометрия MALDI-TOF идентифицирует грибы и как она связана с морфологическими и молекулярными методами?

Key concepts

• Септированные против ценоцитных гиф
• Конидии, спорангиоспоры и другие типы спор
• Макроскопическая морфология колоний
• Прямая микроскопия и окрашивания (например, KOH, кальцифлюор белый)
• Гистопатологическое распознавание грибов в тканях
• ДНК-баркодирование и область ITS
• Масс-спектрометрия MALDI-TOF
• Полифазная идентификация

Mechanisms

Морфологическая идентификация считывает диагностические структуры: являются ли гифы регулярно септированными или широкими и ценоцитными, форму и расположение спор, а также форму плодовых тел и колоний. Прямая микроскопия и гистопатологические окрашивания выявляют элементы грибов в клиническом материале (Guarner & Brandt, 2011). Молекулярная идентификация сравнивает стандартизированную область ДНК, внутренний транскрибируемый спейсер (ITS), с референсными базами данных, предоставляя грибам универсальный штрих-код (Schoch et al., 2012), интерпретируемый в рамках филогенетической классификации царства (Hibbett et al., 2007). Масс-спектрометрия MALDI-TOF идентифицирует грибы путем сопоставления их белковых масс-спектров с референсными библиотеками, обеспечивая быструю идентификацию, дополняющую морфологию и секвенирование (Clark et al., 2013). Объединение нескольких линий доказательств называется полифазной идентификацией.

Clinical relevance

Эти методы являются основой диагностической микологии: микроскопия и гистопатология распознают грибы в образцах (Guarner & Brandt, 2011), в то время как молекулярное баркодирование и масс-спектрометрия обеспечивают идентификацию на уровне вида (Schoch et al., 2012; Clark et al., 2013). Эта статья описывает, как проводится идентификация, и не является основанием для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

Evidence & guidelines

Методологические стандарты, на которые здесь ссылаются, — это ITS-баркодирование как универсальный молекулярный маркер для грибов (Schoch et al., 2012), масс-спектрометрия MALDI-TOF как рутинная платформа для идентификации (Clark et al., 2013) и гистопатологическое распознавание грибковых элементов (Guarner & Brandt, 2011), интерпретируемые в рамках классификации царства Hibbett et al. (2007).

History

На протяжении большей части истории микологии идентификация зависела от микроскопической и макроскопической морфологии и от культуры. С конца двадцатого века секвенирование ДНК добавило объективное молекулярное измерение, кульминацией которого стало официальное принятие области ITS в качестве универсального грибного штрих-кода (Schoch et al., 2012). Параллельно масс-спектрометрия MALDI-TOF перешла из исследований в рутинную клиническую микробиологию (Clark et al., 2013), так что современная идентификация обычно интегрирует морфологию, секвенирование и протеомику.

Key figures

• Conrad Schoch
• Keith Seifert
• Jeannette Guarner
• Donna Wolk

Seminal works

• schoch-2012
• clark-2013
• hibbett-2007

Frequently asked questions

Почему область ITS используется в качестве ДНК-штрих-кода грибов?

Крупное многолабораторное сравнение показало, что область внутреннего транскрибируемого спейсера (ITS) обеспечивает наилучший баланс надежной амплификации и разрешения на уровне вида во всем царстве грибов, что привело к ее принятию в качестве универсального грибного штрих-кода.

Заменила ли молекулярная идентификация морфологию?

Нет. Морфология, культура, ДНК-баркодирование и масс-спектрометрия являются взаимодополняющими; многие лаборатории используют полифазный подход, выбирая комбинацию, которая наилучшим образом соответствует организму и клиническому или экологическому контексту.