۱۹۵
۲۱۷
۲۲۶-۲۲۴،I
۲۳۳،Π
۳۲۰
۲۹۵

۲۱۸۰۰
۲۳۴۰۰
۱۹۰۰۰
-
۲۰۴۰۰
-
۱۶۱۰۰
۲۱۰۰۰
-
-
۱۸۰۰۰
-
۹۷۰۰
۱۴۱۰۰
-
-

۴۲۵
۴۲۵
۴۲۵
-
-
-
۴۵۰
۴۵۰
-
-
-
-
-
۴۲۵
-
-

۱-۹-۳بیوسنتز
همان‌‌طور که ذکر شد، آفلاتوکسین‌ها متابولیت‌های ثانویه قارچ‌های آسپرژیلوس فلاووس، آسپرژیلوس پارازیتیکوس و آسپرژیلوس نومیوس می باشند که طی چند مرحله واکنش آنزیمی در مسیری پیچیده از یک پیش‌ساز پلی‌کتاید تولید می شوند. بر اساس اطلاعات موجود در رابطه با بیوسنتز آفلاتوکسین B₁، نشان داده شده است که اسکلت اصلی مولکول سم تماماً از واحدهای استات^[۶۱] تشکیل شده است. در حقیقت آفلاتوکسین‌ها دکاکتایدهای مشتق از استات^[۶۲] می‌باشند که از طریق واسطه‌های پلی‌هیدروکسی آنتراکینون^[۶۳] تولید می‌شوند. این اطلاعات با به‌ کارگیری پیش‌سازهای نشاندار شده و قارچ های جهش‌یافته‌ای که بیوسنتز آفلاتوکسین در آن‌ها در مراحل مختلف مسیر متوقف شده است به دست آمده است. در میان ترکیبات طبیعی مشتق از پلی‌کتاید، بیوسنتز آفلاتوکسین در مسیر طولانی و پیچیده‌ای صورت می‌گیرد که نیازمند وقوع فرآیندهای اکسیداتیو مختلف می‌باشد (شکل ۳-۱).
کشف و شناسایی این مسیر ماحصل بیش از ۳۰ سال مطالعه و تلاش دانشمندان مختلف در این زمینه است. این‌طور به نظر می‌رسد که حداقل ۱۹ فرآورده ژنی برای بیوسنتز آفلاتوکسین مورد نیاز باشد. از سال ۱۹۹۲ تاکنون، ۲۳ ژن مسئول کاتالیز ۱۲ مرحله آنزیمی در مسیر بیوسنتز آفلاتوکسین B₁ کلون گردیده و شناسای شده است. به علاوه دو ژن afIR و afIJ نیز مورد استفاده می‌باشند که در تنظیم فعالیت سایر ژن‌های مسیر نقش اساسی ایفا می‌کنند. (شکل‌های ۳-۱ و ۴-۱)(۵).

در اولین مرحله از بیوسنتز آفلاتوکسین، واحدهای آغازگر استات^[۶۴] و واحدهای گسترش‌دهنده مالونات^[۶۵] از طریق واکنش‌های دکربرکسیلاتیو تراکمی کلیسون^[۶۶] در جهت تشکیل واسطه‌ای به نام هگزانوئیل کوآنزیوم A^[67] به یک‌دیگر متصل می‌گردند. این واکنش‌ها توسط آنزیمی به نام اسید چرب سنتاز کاتالیز می‌شوند. تمامی اسید چرب سنتازهای قارچی شناخته شده حاوی دو زیر واحد آلفا (دارای جایگاه‌های آسیل‌کریرپروتئین، کتوردوکتاز و کتو سنتاز) وبتا (دارای جایگاه های استیل ترانسفراز، انوئیل ردکتاز، دهیدراتاز و مالونیدل پالمیتیل ترانسفراز) می باشند(۵).
شکل ۳-۱: مسیر بیوسنتز آفلاتوکسن B₁ (۵)
شکل ۱-۴: ژن‌ها و واسطه های دخیل در بیوسنتز آفلاتوکسین B₁ ؛ نورسولونیک اسید، AVN: آوروفانین، AVF: آوروفین، VHA: ورسیکونال همی‌استال، VERB: ورسی کلرین A، ST: استریگماتوسیستین، OMST:اُ-متیل استریگماتوسیستین، AFB₁ : آفلاتوکسین B₁
اولین واسطه پایدار در مسیر بیوسنتز آفلاتوکسین دکاکتایدی به نام نورسولورینیک اسید^[۶۸] است. این واسطه یه دنبال متراکم شدن مکرر یک واحد آغازگر استیل کوآنزیم A و ۹ واحد گسترش‌دهنده مالونیل کوآنزیوم A تولید می‌شود و این تولید از طریق ۱۰ چرخه تراکمی و ۲ چرخه احیا با واسطه یک پلی‌کتاید سنتاز صورت می‌پذیرد. اولین پلی‌کتاید سنتاز مرتبط با بیوسنتز آفلاتوکسین یعنی پلی‌کتاید سنتاز A با بهره گرفتن از نقشه‌برداری فیزیکی ژن های مربوطه در آسپرژیلوس پارازیتیکوس شناسایی گردیده و با کمک روش تخریب ژنی^[۶۹] مورد تایید قرار گرفته است(۵).
نورسولورینیک اسید واجد رنگ نارنجی روشن است و به همین دلیل موتانت‌هایی که قادر به تبدیل این ترکیب نباشند به سادگی قابل شناسایی خواهند بود. این ترکیب با دخالت سه مرحله آنزیمی که باواسطه آنزیم‌های دهیدروژناز^[۷۰] و مونواکسیژناز^[۷۱] صورت می‌گیرد به واسطه دیگری از مسیر بیوسنتز یعنی آورانتین^[۷۲] تبدیل می‌شود. در مرحله بعد، آورانتین تحت تاثیر فعالیت یک ژن به نام avnA به هیدروکسی آورانتین^[۷۳] تبدیل می‌گردد. در ادامه، انجام واکنش‌های متوالی با تولید ترکیبی به نام ورسی کلرین B^[74] همراه می باشند. ورسی کلرین B در محل انشعاب در مسیر بیوسنتز آفلاتوکسین واقع شده است، به نحوی که تبدیل آن به استریگماتوسیستین^[۷۵] با تولید آفلاتوکسین B₁ همراه است؛ در حالی که تبدیل آن به دی هیدروکسی استریگماتوسیستین^[۷۶] منجر به تولید آفلاتوکسین B₂ می شود. به عبارت دیگر، مسیر بیوسنتز آفلاتوکسین‌های B₁ و B₂ از مرحله ورسی کلرین تفکیک می شود. بیوسنتز این دو نوع آفلاتوکسین به طور کامل شناخته شده است، اما منشاء بیوسنتز انواع G₁ و G₂ کمتر مورد توجه قرار گرفته است. این طور به نظر می رسد که آفلاتوکسین B₁ پیش‌ساز احتمالی برای انواع آفلاتوکسین‌های G₁ و G₂ باشد. آفلاتوکسین G₁ از طریق مسیر استریگماتوسیستین- O – متیل استریگماتوسیستین (پیش‌سازهای آفلاتوکسین B₁) و آفلاتوکسین G₂ از طریق مسر دی‌هیدروکسی استریگماتوسیستین دی هیدروکسی- O – متیل استریگماتوسیستین (پیش‌سازهای آفلاتوکسین B₂) تولید می شوند. تبدیل آفلاتوکسین‌های B₁ و B₂ به ترتیب به انواع G₁ و G₂ در سویه‌های قارچی موتانت که مسیر بیوسنتز آفلاتوکسین در آن‌ها در مراحل اولیه متوقف شده است، صورت نمی‌گیرد. این نتایج م‍ؤید آن است که مسیر بیوسنتز آفلاتوکسین‌های گروه B و G از یک دیگر جدا است. بنابراین آفلاتوکسین B₁ احتمالاً محصول نهایی مسیر بیوسنتز آفلاتوکسین محسوب می‌شود. در مسیر احتمالی بیوسنتز آفلاتوکسین G₁، ترکیبی به نام ۵-o– متیل استریگماتوسیستین^[۷۷] به عنوان پیش‌ساز مطرح می‌باشد که از طریق واکنش‌های اکسیداسیون کاتالیز شده به وسیله آنزیم‌های اکسیژناز به آفلاتوکسین G₁ تبدیل می‌گردد. در مجموع، مسیر بیوسنتز آفلاتوکسین بسیار پیچیده است و به وسیله عوامل مختلف کنترل و تنظیم می شود(۵).
فرایند بیوسنتز آفلاتوکسین القاپذیر است و به نظر می رسد که این القا با دخالت واکنش متقابل چندین فاکتور مختلف شامل فاکتورهای تنظیمی رونوشت برداری و شرایط فیزیولوژیک قارچ مولد صورت می پذیرد. اثر تحریکی کربوهیدرات‌هایی نظیر گلوکز از طریق سرکوب سرکوب آنزیم‌های چرخه تری‌ کربوکسیلیک اسید قارچی^[۷۸] (کاهش تولید NADPH) اعمال می‌گردد. بدین ترتیب که به دنبال سرکوب آنزیم‌های فوق‌الذکر، اکسیداسیون استات به حداقل میزان ممکن رسیده و این ترکیب جهت بیوسنتز آفلاتوکسین در دسترس قرار می‌گیرد. هماهنگی نسخه‌ برداری ژن‌های دخیل در بیوسنتز آفلاتوکسین در قارچ‌های مولد به وسیله ژن afIR کنترل می شود. به نظر می‌رسد که تنظیم بیوسنتز آفلاتوکسین و فرایند تکامل قارچی ارتیاط بسیار نزدیکی با یک‌ دیگر داشته باشد. ارتباط بین از دست دادن توانایی اسپورزایی و از بین رفتن قابلیت تولید آفلاتوکسین به دنبال افزودن ترکیبی به نام دی‌آمینو بوتانون^[۷۹] به کشت آسپرژیلوس پارازیتیکوس به اثبات رسیده است. پیچیدگی پاسخ قارچ‌ها در مقابل تغییرات محیط کشت، بررسی عوامل فیزیولوژیک دخیل در بیوسنتز آفلاتوکسین و نحوه کنترل ژنتیکی آن‌ها دشوار ساخته است. با این حال، القاکننده‌های فیزیولوژیک اختصاصی در این رابطه شناسایی شده اند که شامل قندهای ساده به عنوان منبع کربن، NADPH، نیترات به عنوان منبع نیتروژن، pH و میزان آدنیلات زیر واحدهای سلولی می‌باشند.
بدون تردید، مسیر بیوسنتز آفلاتوکسین یکی از شناخته شده‌ترین مسیرهای متابولیسم ثانویه در قارچ‌ها است. بیشترین اطلاعات موجود در این رابطه از مطالعات انجام گرفته بر روی دو قارچ فاقد تولید جنسی به نام‌های آسپرژیلوس فلاووس و آسپرژیلوس پارازیتیکوس به دست آمده است. در حال حاضر، شواهد اندکی در رابطه با نقش آفلاتوکسین در اکولوژی قارچ‌های مولد آن در دست می‌باشد. تولید این ترکیب از لحاظ وابستگی زیاد به انرژی برای قارچ مولد پرهزینه است. به کارگیری روش‌های نوین ژنتیک مولکولی، نظیر تکنولوژی DNA شبکه‌ای^[۸۰]، شناسایی ژن‌های مسئول کنترل متابولیسم ثانویه از جمله مسیر تولید آفلاتوکسین را امکان ‌پذیر ساخته است و امید است در آینده‌ای نه چندان دور، نقش این مسیر در رشد و تکامل قارچ‌های مولد مشخص شود(۵).