LaeA 是近年來在絲狀真菌中發現的一個主要的全局性調控因子， 它調控多種次級代謝基因簇的表達和次級代謝產物的產生， 影響絲狀真菌的形態分化， 它的發現對絲狀真菌的次級代謝產物的研究具有極其重要的意義。
基本介紹
- 外文名：LaeA
- 發現地點：在絲狀真菌中
- 類別：主要的全局性調控因子
- 意義：絲狀真菌的次級代謝產物的研究
結構特徵及其菌種分布,對次級代謝產物的調控,
結構特徵及其菌種分布
laeA 基因是 Bok 等人 2004 年首次從構巢麴黴( A.nidulans) 中分離得到的新型絲狀真菌次級代謝全局性調控基因。通過基因序列的比對分析發現，laeA 基因的啟動子和編碼區域含有假定的 AflR結合位點，而 AflR 是一個具有鋅指結構( Zn2 Cys6 )的真菌毒素生物合成途徑特異性的調控蛋白。
構巢曲需 laeA 基因編碼的蛋白為 374 個胺基酸，含有一個保守的與核蛋白甲基轉移酶硫腺苷甲硫氨酸( S- adenosylmethionin，SAM) 結合位點相同的結構域，SAM 結合位點是 laeA 的關鍵功能域。隨後的研究發現， laeA 這一全局性的調控基因不僅存在於構巢麴黴中，同樣也存在於許多其它的絲狀真菌如煙麴黴、黃麴黴等。
對次級代謝產物的調控
研究發現， LaeA 對真菌次級代謝產物合成酶的調控主要表現為轉錄激活。在構巢麴黴中，LaeA可上調異青黴素 N 合成酶基因 ipnA 的 mRNA 水平，從而提高了青黴素產量。在產黃青黴( Peniciliumchrysogenum) 中，編碼青黴素生物合成酶的基因( pcbAB、pcbC 和 penDE) 成簇存在，其表達直接受到產黃青黴全局性調控因子 Pc- LaeA 的調控。
當laeA 基因高表達時，pcbC 和 penDE 兩個基因的表達水平同時上調，青黴素的單位產量提高; 反之，laeA基因沉默顯著抑制了青黴素生物合成基因簇的表達以及青黴素的產生。但是，laeA 基因沉默對 pcbC 基因的轉錄抑制要明顯大於 penDE 基因，這表明 LaeA因子對基因的調控作用具有一定程度上的偏好性。
LaeA 不僅對內源性的次級代謝基因簇有調控作用，而且亦能調控外源次級代謝基因簇的表達。當構巢麴黴的 laeA 基因在土麴黴中過表達時，洛伐他汀基因( lovE 和 lovC) 表達水平顯著提高，洛伐他汀的產量顯著提升；而當土麴黴洛伐他汀基因簇在構巢麴黴中異源表達時，laeA 導致 lovE 和lovC 基因表達水平的下降，以及洛伐他汀中間代謝物莫那可林 J 的產量減少。laeA 基因的這種異源調控作用表明其在生物進化過程中的功能保守性美伐他汀與洛伐他汀具有相似的生物合成基因簇結構和生物合成途徑，因此，美伐他汀的生物合成也有可能受到 LaeA 的調控。
LaeA 不僅對上述已知的主要次級代謝物有調控作用，而且調控其他未知代謝物的產生。Bok等發現，通過對構巢麴黴 laeA 突變菌株與野生型菌株的代謝產物進行 TLC 比較分析，laeA 突變菌株中的菌體色素和其他多種未知代謝產物明顯減少，同時伴隨著另外兩種未知代謝產物的增加。
野生型 laeA 基因回補能夠恢復 laeA 突變菌株中這些代謝物的產量 Bok 等還進行了構巢麴黴中laeA OE: : laeA 和野生型構巢麴黴菌株轉錄組晶片比較分析，發現 LaeA 調控許多未知的次級代謝基因簇的表達，並鑑定了其中一個新的次級代謝基因簇及其編碼的一個新的具有抗腫瘤活性的天然產物 terrequinoneA。Bouhired 等根據 LaeA 對次級代謝基因調控的基因簇位點特異性的特點，精確地確定了編碼 terrequinoneA 的基因簇在染色體上的範圍，指出 terrequinoneA 基因簇共包含了 5 個功能基因，並由此推測了 terrequnioneA 的生物合成途徑。
