2023年12月8日

生物毒素团队揭示黄曲霉Fus3-MAPK信号路径调控黄曲霉生长及毒素合成新机制

作者 admin

粮食安全关乎国计民生,减少粮食产后损耗是保障粮食安全的重要途径,是增加粮食有效供给的“无形良田”,等同于粮食增产。霉菌及毒素污染是导致粮食品质劣变,造成粮食产后损失的最主要原因之一,严重威胁粮食安全。黄曲霉是一种广泛分布的腐生丝状真菌,其次级代谢产物黄曲霉毒素B1 (AFB1),是迄今为止发现的最具毒性、最具致癌性的天然化合物,毒素通过污染粮食、饲料等进入食物链,危害食品安全和人民生命健康。因此,解析真菌毒素的合成调控过程,尤其是黄曲霉毒素的调控机制,为靶向开发精准防控技术,从源头控制毒素污染提供重要理论依据。

团队研究结果表明,Fus3-MAPK通路中四个蛋白均正调控黄曲霉生长、孢子形成、菌核和毒素合成,四个蛋白存在物理互作,磷酸信号通过Ste7-Ste11-Fus3通路传递,而Fus3是该通路关键末端激酶。此前已知Fus3能够正调控AFB1的合成,但Fus3通过磷酸化哪个下游关键蛋白调控AFB1还未有明确报道。团队研究发现,Fus3并未通过调控毒素合成基因簇的转录表达影响毒素合成。但创新性地发现乙酰辅酶A羧化酶是Fus3下游的关键磷酸化靶标,Fus3主要通过磷酸化水平调控影响该酶活性,进而通过影响乙酰辅酶A和丙二酰辅酶A的水平,调控AFB1产生。研究明确了磷酸激酶Fus3和乙酰辅酶A羧化酶是影响黄曲霉的毒素合成的关键蛋白,也是潜在的关键防控靶点,同时也揭示了磷酸激酶Fus3与碳源代谢紧密关联,为进一步解析碳代谢和次生代谢产物合成的关联,明确碳代谢的磷酸信号传递过程,奠定了重要的理论研究基础。另一项研究结果表明,在碳代谢阻遏(CCR)通路中,核心转录因子CreA的共抑制子SsnF-RocA蛋白复合体,参与CCR通路的调控,同时SsnF和RocA正调控黄曲霉生长发育和渗透胁迫响应,能够通过调控毒素合成基因表达的方式影响毒素合成;研究还构建了SsnF、RcoA和CreA的蛋白互作模型,初步验证了SsnF、RcoA和CreA三者之间的互作关系。上述两项研究进一步完善了黄曲霉生长发育和毒素合成调控网络,为真菌毒素精准防控和粮油保质减损技术研发提供了理论依据。

研究成果分别发表在国际著名学术期刊Microbiology Spectrum(IF: 7.171)和Toxins(IF:4.546)上,研究得到了国家自然科学基金(31972179、32001813)、国家重点研发计划(2016YFD0400105)、国家花生产业技术体系(CARS-13)和农业科技创新工程项目(CAAS- ASTIP-2021-IFST)的资助。

图1 Fus3-MAPK通路调控黄曲霉生长发育和毒素合成的机制

图2 碳代谢阻遏共抑制子Ssnf-RcoA调控黄曲霉生长发育和毒素合成的机制

原文连接:https://doi.org/10.1128/spectrum.01269-21

https://doi.org/10.3390/toxins14030174