馬忠華團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)雷帕霉素調(diào)控赤霉病菌脂滴形成和致病力的新機(jī)制
2019年3月21日，農(nóng)學(xué)院生物所馬忠華教授團(tuán)隊(duì)在《New Phytologist》上發(fā)表題為“Lipid droplet biogenesis regulated by the FgNem1/Spo7-FgPah1 phosphatase cascade plays critical roles in fungal development and virulence in Fusarium graminearum”的研究論文，揭示了TOR（雷帕霉素靶標(biāo)蛋白）信號(hào)途徑調(diào)控赤霉病菌脂滴合成的分子機(jī)制，解析了脂滴在病菌致病力和真菌毒素合成等方面的生物學(xué)功能。
脂滴是細(xì)胞內(nèi)中性脂的主要貯存場(chǎng)所，廣泛存在于細(xì)菌、真菌、植物以及動(dòng)物細(xì)胞中。長(zhǎng)期以來，脂滴一直被認(rèn)為是一種用來貯存能量的顆粒。最新研究表明，脂滴并非細(xì)胞內(nèi)一個(gè)簡(jiǎn)單的能量貯存器，而是一個(gè)復(fù)雜、動(dòng)態(tài)變化的多功能細(xì)胞器，可能參與膜轉(zhuǎn)運(yùn)、蛋白降解以及信號(hào)傳導(dǎo)等多種生命活動(dòng)。動(dòng)物細(xì)胞中，脂滴合成和代謝失衡，可以引起諸如肥胖、脂肪肝、心血管疾病多種代謝性疾病，但人們對(duì)植物病原真菌中脂滴功能的研究甚少。
小麥赤霉病菌及其產(chǎn)生的真菌毒素是制約我國(guó)小麥豐收和品質(zhì)安全的重要因素，發(fā)掘既控制病菌生長(zhǎng)致病又控制毒素合成的關(guān)鍵靶點(diǎn)，對(duì)赤霉病及其毒素防控新技術(shù)的研發(fā)有重要現(xiàn)實(shí)意義。馬忠華教授團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，天然活性物質(zhì)雷帕霉素對(duì)赤霉病菌有很高的抑菌效果，雷帕霉素處理赤霉病菌后，會(huì)誘導(dǎo)病菌中脂滴大量積累。通過磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)、蛋白修飾及遺傳學(xué)等方法，解析脂滴合成調(diào)控機(jī)制發(fā)現(xiàn)，TOR信號(hào)途徑下游FgSit4/FgPpg1支路通過蛋白激酶FgCak1對(duì)蛋白磷酸酶FgNem1進(jìn)行磷酸化修飾；磷酸化狀態(tài)的FgNem1與FgSpo7形成復(fù)合體FgNem1/Spo7，繼而對(duì)磷脂酸磷酸酶FgPah1去磷酸化；去磷酸化的FgPah1 具有活性，催化三酰基甘油（TAG）的大量合成，促進(jìn)脂滴積累；脂滴在赤霉病菌的生長(zhǎng)、毒素合成和致病等方面起重要作用。本研究結(jié)果為有效防治小麥赤霉病及其真菌毒素提供了理論基礎(chǔ)。
論文第一作者為劉娜博士生，陳云副教授為本文的通訊作者，馬忠華教授為共同通訊作者。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年基金、浙江省自然科學(xué)基金杰出青年基金和中國(guó)科協(xié)青年托舉工程等項(xiàng)目資助。
文章鏈接https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.15748
赤霉病菌中TOR信號(hào)途徑調(diào)控脂滴合成和病菌致病力的模式圖
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