Evidence for sexuality in the opportunistic fungal pathogen Aspergillus fumigatus

Curr Biol. 2005 Jul 12;15(13):1242-8. doi: 10.1016/j.cub.2005.05.045.

Abstract

Aspergillus fumigatus is a medically important opportunistic pathogen and a major cause of respiratory allergy. The species has long been considered an asexual organism. However, genome analysis has revealed the presence of genes associated with sexual reproduction, including a MAT-2 high-mobility group mating-type gene and genes for pheromone production and detection (Galagan et al., personal communication; Nierman et al., personal communication). We now demonstrate that A. fumigatus has other key characteristics of a sexual species. We reveal the existence of isolates containing a complementary MAT-1 alpha box mating-type gene and show that the MAT locus has an idiomorph structure characteristic of heterothallic (obligate sexual outbreeding) fungi. Analysis of 290 worldwide clinical and environmental isolates with a multiplex-PCR assay revealed the presence of MAT1-1 and MAT1-2 genotypes in similar proportions (43% and 57%, respectively). Further population genetic analyses provided evidence of recombination across a global sampling and within North American and European subpopulations. We also show that mating-type, pheromone-precursor, and pheromone-receptor genes are expressed during mycelial growth. These results indicate that A. fumigatus has a recent evolutionary history of sexual recombination and might have the potential for sexual reproduction. The possible presence of a sexual cycle is highly significant for the population biology and disease management of the species.

Publication types

  • Comparative Study
  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Amino Acid Sequence
  • Aspergillus fumigatus / genetics*
  • Aspergillus fumigatus / physiology*
  • Base Sequence
  • DNA Primers
  • Gene Components
  • Genes, Fungal / genetics*
  • Genes, Mating Type, Fungal*
  • Genetics, Population
  • Genome, Fungal*
  • Genomics / methods
  • Microsatellite Repeats / genetics
  • Molecular Sequence Data
  • Polymorphism, Restriction Fragment Length
  • Reproduction / genetics
  • Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction
  • Sequence Alignment
  • Sequence Analysis, DNA
  • Sex*

Substances

  • DNA Primers

Associated data

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