《絲狀真菌組成性毒素的解毒機制研究》是依託江蘇師範大學，由趙艷霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：絲狀真菌組成性毒素的解毒機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙艷霞
- 依託單位：江蘇師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
組成性毒素是絲狀真菌抵禦敵害生物吞食的重要防禦性物質。前期研究發現粗糙脈孢菌組成性毒素為—聚酮合成酶基因(pks-5)表達產物。該pks-5與編碼細胞色素450、轉運蛋白外排泵、硫酸根轉運蛋白及轉錄因子等9個基因形成基因簇，但絲狀真菌存在何種解毒機制避免組成性毒素對自身細胞傷害尚無相關信息資料。本項目擬以模式絲狀真菌粗糙脈孢菌為材料，遺傳改造的構巢麴黴為外源基因受體，系統開展以下研究：（1）採用異源基因表達技術闡明組成性毒素化學結構；（2）藉助基因敲除和基因簇克隆技術研究組成性毒素合成基因簇的基因功能並以構巢麴黴進行驗證，系統闡述絲狀真菌組成性毒素的生物合成、結構修飾、轉運等調控作用，從分子水平揭示絲狀真菌組成性毒素的自身解毒機制，為絲狀真菌抵禦環境脅迫提供新的理論依據，為探索環境毒素的解毒途徑及生態修復的新方法提供有價值的參考。
結題摘要
絲狀真菌在與環境相互作用過程中，形成了獨特的應對環境脅迫的機制。在以模式真菌—粗糙脈孢菌為實驗材料的研究過程中，我們發現粗糙脈孢菌通過合成組成性毒素抵禦昆蟲吞食，並通過對毒素的修飾或外排等機制避免對自身造成傷害。利用antiSMASH軟體分析發現，粗糙脈孢菌中合成組成性毒素的基因聚酮合酶（PKS5）和編碼短鏈脫氫酶還原酶（DH）、轉運蛋白（MFS-1，MFS-2）、細胞色素450（CYP-1，CYP450-2）、轉錄因子（TF）、硫酸根轉運蛋白（SULT）等9個基因共同構成了組成性毒素合成基因簇。研究中確定了PKS5合成的組成性毒素的化學結構。CYP450是真菌體內含量最多、功能最多的活性蛋白酶，能夠降解外源毒物以及自身有毒次級代謝產物，CYP450敲除菌株（∆CYP450）菌絲體生長發育不發達。MFS能夠將菌體產生的毒素排到細胞外發生作用，MFS敲除菌株（∆MFS）同樣表現出菌絲體生長發育不發達的表型，此外該突變菌株不能形成分生孢子。SULT將硫酸根轉運到胞內發生同化反應，合成半胱氨酸，參與電位的調節，SULT敲除菌株（∆SULT）在生長過程中亦不能形成分生孢子。TF在細胞基因表達過程中起著雙重調控作用：對絲狀真菌次級代謝產物進行調節，並對不利於自身的外來信號傳導作出反應。粗糙脈孢菌在遭受物理或生物脅迫過程中，轉錄因子起到了關鍵的調控作用：轉錄因子高表達菌株（OE::TF）中與毒素合成相關基因能在受到脅迫時快速高效轉錄表達，併合成大量的毒素，而轉錄因子缺失菌株不能做出此反應。在研究過程中我們還發現基因PKS6的產物在抵禦昆蟲吞食的過程中也起著關鍵的作用，並且PKS5和PKS6的產物在子囊殼中的積累水平最高。兩個PKS基因在構巢麴黴（LO8030）的異源表達菌株的次級代謝產物對大蜡螟和果蠅均表現出較強的毒性。本項目以粗糙脈孢菌為實驗材料，在分子水平上揭示了絲狀真菌組成毒素的合成和自身解毒的解毒機制，深入研究了絲狀真菌與其他物種之間相互作用機制並探索了環境生態修復的新途徑，為絲狀真菌抵禦環境脅迫提供了理論基礎。
