《一氧化氮介導的樺褐孔菌多酚生物合成調控機理研究》是依託江蘇師範大學，由鄭維發擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：一氧化氮介導的樺褐孔菌多酚生物合成調控機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄭維發
- 依託單位：江蘇師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
野生樺褐孔菌可產生極具藥用價值的硬毛素類多酚(多酚),但生長速度極為緩慢。人工培養可使該菌生長加快,但多酚含量極低。這是由於NO對苯丙氨酸解氨酶(PAL)亞硝基化修飾(SNO-PAL)限制了多酚過量合成。硫氧還蛋白(Trx)和硫氧還蛋白還原酶(TrxR)僅在亞硝基谷胺醯胺還原酶(GSNOR)受抑制時才能去亞硝基化並使多酚積累增加。但NO與PAL結合位點、GSNOR及Trx/TrxR活性與多酚積累和組成關係、去亞硝基化的必要條件以及GSNOR制約Trx去亞硝基化的分子機制均不清楚。本課題擬用酶抑制劑研究GSNOR和Trx/TrxR活性與多酚積累和組成關係；用原核表達的上述活性蛋白研究PAL亞硝基化修飾位點、Trx/TrxR去亞硝基化分子機制及GSNOR制約Trx/TrxR去亞硝基化的作用機理。研究結果將揭示NO介導的樺褐孔菌多酚生物合成調控機理，為真菌次生代謝產物合成調控研究提供有價的參考。
結題摘要
菌樺褐孔菌是產生硬毛素類多酚的藥用真菌，實驗室培養可生長快速，但很少積累硬毛素多酚。一氧化氮（NO）可提高硬毛素多酚積累，但高水平NO導致細胞蛋白亞硝基化，並且與細胞硫氧還蛋白(Trx system)以及亞硝基谷胱甘肽還原酶系統 (GSNOR system)的酶活性密切相關。然而，NO調控硬毛素合成、Trx 和GSNOR 系統調控硬毛素合成酶氧化還原狀態的作用機制尚不清楚。本項目以真菌混合培養為內源性NO誘導手段，系統研究NO誘導的一系列生物學事件，包括NO信號傳導途徑、蛋白質翻譯後亞硝基化修飾、Trx 和GSNOR對NO信號傳導的調節以及對硬毛素多酚合成及產物組成的影響，獲得以下科學發現：1、樺褐孔菌編碼組成性NO (cNOSL)和誘導性NO合成酶(iNOSL)類似蛋白。其中，編碼cNOSL 基因表達水平恆定，為細胞正常生長發育所必須；編碼iNOSL 基因表達水平在真菌共培養體系中顯著增加。2、NO經可溶性鳥苷環化酶(sGC)途徑刺激真菌苯丙素代謝途徑表達，促進硬毛素多酚的積累。3、NO水平快速提升還引起硬毛素合成酶的可逆性亞硝基化，從而制約硬毛素多酚積累水平的進一步提升。4、Trx和GSNOR系統對蛋白亞硝基化修飾水平具有關鍵的調控作用。抑制TrxR和GSNOR分別導致蛋白亞硝基化水平提升和下降，從而調節硬毛素合成酶活性的下降或上升。 5、樺褐孔菌編碼3個硫氧還蛋白(TrxL), 其中，TrxL1和TrxL3分別在40位和60位有一個非催化性Cys。TrxL1和TrxL3與TrxR組成的Trx系統通過形成二硫鍵混合二聚體去亞硝基化。TrxL2無非催化位點Cys，以轉移NO的機制去亞硝基化。6、 TrxL1和TrxL3非催化位點Cys亞硝基化可顯著增加Trx系統去亞硝基化活性，加速重新活化亞硝基化的硬毛素合成酶。7、GSNOR與TrxL1和TrxL3的相互作用，可釋放TrxL1或TrxL3非催化位點CysNO的NO，從而下調了Trx系統的去亞硝基化活性。本項目闡明了NO信號傳導的雙重性，即促進防禦基因表達和次級代謝產物形成；通過蛋白亞硝基化修飾，防止碳氮源過度用於次級代謝產物的合成。項目成果首次揭示了硬毛素多真菌酚合成調控的分子機制，為高產硬毛素多酚的樺褐孔菌菌株構建奠定了理論和實驗基礎，對其他真菌代謝產物合成調控也有參考意義。
