More than 300 labs worldwide are using the fungus Aspergillus nidulans as a model system for molecular genetics, and other species of this fungus are important in everyday life. A package of three genomics papers in this issue covers the Aspergillus field comprehensively. Galagan et al. report the genome sequence of the laboratory classic A. nidulans, and Nierman et al. have sequenced A. fumigatus, known chiefly as a human pathogen and allergen. And finally Machida et al. present genome sequencing and analysis of A. oryzae, focusing in particular on the expansion of genes in its genome, which is almost 25% bigger than the other two genomes. A. oryzae is used in traditional Chinese and Japanese food fermentation (think soy sauce) and also in enzyme production by biotechnologists. Aspergillus fumigatus is exceptional among microorganisms in being both a primary and opportunistic pathogen as well as a major allergen1,2,3. Its conidia production is prolific, and so human respiratory tract exposure is almost constant4. A. fumigatus is isolated from human habitats5 and vegetable compost heaps6,7. In immunocompromised individuals, the incidence of invasive infection can be as high as 50% and the mortality rate is often about 50% (ref. 2). The interaction of A. fumigatus and other airborne fungi with the immune system is increasingly linked to severe asthma and sinusitis8. Although the burden of invasive disease caused by A. fumigatus is substantial, the basic biology of the organism is mostly obscure. Here we show the complete 29.4-megabase genome sequence of the clinical isolate Af293, which consists of eight chromosomes containing 9,926 predicted genes. Microarray analysis revealed temperature-dependent expression of distinct sets of genes, as well as 700 A. fumigatus genes not present or significantly diverged in the closely related sexual species Neosartorya fischeri, many of which may have roles in the pathogenicity phenotype. The Af293 genome sequence provides an unparalleled resource for the future understanding of this remarkable fungus.

The aspergilli comprise a diverse group of filamentous fungi spanning over 200 million years of evolution. Here we report the genome sequence of the model organism Aspergillus nidulans, and a comparative study with Aspergillus fumigatus, a serious human pathogen, and Aspergillus oryzae, used in the production of sake, miso and soy sauce. Our analysis of genome structure provided a quantitative evaluation of forces driving long-term eukaryotic genome evolution. It also led to an experimentally validated model of mating-type locus evolution, suggesting the potential for sexual reproduction in A. fumigatus and A. oryzae. Our analysis of sequence conservation revealed over 5,000 non-coding regions actively conserved across all three species. Within these regions, we identified potential functional elements including a previously uncharacterized TPP riboswitch and motifs suggesting regulation in filamentous fungi by Puf family genes. We further obtained comparative and experimental evidence indicating widespread translational regulation by upstream open reading frames. These results enhance our understanding of these widely studied fungi as well as provide new insight into eukaryotic genome evolution and gene regulation. More than 300 labs worldwide are using the fungus Aspergillus nidulans as a model system for molecular genetics, and other species of this fungus are important in everyday life. A package of three genomics papers in this issue covers the Aspergillus field comprehensively. Galagan et al. report the genome sequence of the laboratory classic A. nidulans, and Nierman et al. have sequenced A. fumigatus, known chiefly as a human pathogen and allergen. And finally Machida et al. present genome sequencing and analysis of A. oryzae, focusing in particular on the expansion of genes in its genome, which is almost 25% bigger than the other two genomes. A. oryzae is used in traditional Chinese and Japanese food fermentation (think soy sauce) and also in enzyme production by biotechnologists.

The genome of Aspergillus oryzae, a fungus important for the production of traditional fermented foods and beverages in Japan, has been sequenced. The ability to secrete large amounts of proteins and the development of a transformation system have facilitated the use of A. oryzae in modern biotechnology. Although both A. oryzae and Aspergillus flavus belong to the section Flavi of the subgenus Circumdati of Aspergillus, A. oryzae, unlike A. flavus, does not produce aflatoxin, and its long history of use in the food industry has proved its safety. Here we show that the 37-megabase (Mb) genome of A. oryzae contains 12,074 genes and is expanded by 7-9 Mb in comparison with the genomes of Aspergillus nidulans and Aspergillus fumigatus. Comparison of the three aspergilli species revealed the presence of syntenic blocks and A. oryzae-specific blocks (lacking synteny with A. nidulans and A. fumigatus) in a mosaic manner throughout the genome of A. oryzae. The blocks of A. oryzae-specific sequence are enriched for genes involved in metabolism, particularly those for the synthesis of secondary metabolites. Specific expansion of genes for secretory hydrolytic enzymes, amino acid metabolism and amino acid/sugar uptake transporters supports the idea that A. oryzae is an ideal microorganism for fermentation.

The filamentous fungus Aspergillus niger is widely exploited by the fermentation industry for the production of enzymes and organic acids, particularly citric acid. We sequenced the 33.9-megabase genome of A. niger CBS 513.88, the ancestor of currently used enzyme production strains. A high level of synteny was observed with other aspergilli sequenced. Strong function predictions were made for 6,506 of the 14,165 open reading frames identified. A detailed description of the components of the protein secretion pathway was made and striking differences in the hydrolytic enzyme spectra of aspergilli were observed. A reconstructed metabolic network comprising 1,069 unique reactions illustrates the versatile metabolism of A. niger. Noteworthy is the large number of major facilitator superfamily transporters and fungal zinc binuclear cluster transcription factors, and the presence of putative gene clusters for fumonisin and ochratoxin A synthesis.

Lactase phlorizin hydrolase (LPH; EC 3.2.1.62) is a membrane‐bound, family 1 β‐glycosidase found on the brush border of the mammalian small intestine. LPH, purified from sheep small intestine, was capable of hydrolysing a range of flavonol and isoflavone glycosides. The catalytic efficiency ( k cat / K m ) for the hydrolysis of quercetin‐4′‐glucoside, quercetin‐3‐glucoside, genistein‐7‐glucoside and daidzein‐7‐glucoside was 170, 137, 77 and 14 (mM −1 s −1 ) respectively. The majority of the activity occurred at the lactase and not phlorizin hydrolase site. The ability of LPH to deglycosylate dietary (iso)flavonoid glycosides suggests a possible role for this enzyme in the metabolism of these biologically active compounds.

Flavonoid and isoflavonoid glycosides are common dietary phenolics which may be absorbed from the small intestine of humans. The ability of cell‐free extracts from human small intestine and liver to deglycosylate various (iso)flavonoid glycosides was investigated. Quercetin 4′‐glucoside, naringenin 7‐glucoside, apigenin 7‐glucoside, genistein 7‐glucoside and daidzein 7‐glucoside were rapidly deglycosylated by both tissue extracts, whereas quercetin 3,4′‐diglucoside, quercetin 3‐glucoside, kaempferol 3‐glucoside, quercetin 3‐rhamnoglucoside and naringenin 7‐rhamnoglucoside remained unchanged. The K m for hydrolysis of quercetin 4′‐glucoside and genistein 7‐glucoside was ∼32±12 and ∼14±3 μM in both tissues respectively. The enzymatic activity of the cell‐free extracts exhibits similar properties to the cytosolic broad‐specificity β‐glucosidase previously described in mammals.

The position of conjugation of the flavonoid quercetin dramatically affects biological activity in vitro, therefore it is important to determine the exact nature of the plasma metabolites. In the present study, we have used various methods (HPLC with diode array detection, LCMS, chemical and enzymic synthesis of authentic conjugates and specific enzymic hydrolysis) to show that quercetin glucosides are not present in plasma of human subjects 1.5 h after consumption of onions (a rich source of flavonoid glucosides). All four individuals had similar qualitative profiles of metabolites. The major circulating compounds in the plasma after 1.5 h are identified as quercetin-3-glucuronide, 3′-methyl-quercetin-3-glucuronide and quercetin-3′-sulfate. The existence of substitutions in the B and/or C ring of plasma quercetin metabolites suggests that these conjugates will each have very different biological activities.