黄曲霉菌是一种广泛分布于世界各地的丝状植物病原真菌。该霉菌喜好温暖潮湿环境，在作物收获前后以及储存过程中会对经济作物造成严重病害。黄曲霉毒素是一类由黄曲霉菌合成且具有强烈毒性和高致癌性的次生代谢物。传统的生产加工、日常的烹饪等环节很难清除此真菌毒素。黄曲霉毒素合成途径涉及多种调控因子与催化合成反应酶，若能对毒素合成酶实现靶向降解，这可为黄曲霉毒素的控制提供一种防范策略。
Retromer核心复合体（囊泡逆向转运核心复合体）在生物体内负责逆向运输特异的生物大分子，在细胞运输途径中发挥特有的调节功能。Retromer核心复合体的功能障碍会导致人体和酵母的胞内运输出现紊乱，例如，导致人源αβ蛋白在体内异常积累。然而在黄曲霉菌中，Retromer核心复合体，黄曲霉毒素合成酶与黄曲霉毒素合成三者之间关联机制未被清晰阐明。
近期，福建省病原真菌与真菌毒素重点实验室汪世华团队在Journal of Biological Chemistry（Top期刊）发表题为The Regulatory Role of the Aspergillus flavus Core Retromer Complex in Aflatoxin metabolism（囊泡逆向转运核心复合体在黄曲霉菌毒素合成调控作用）最新研究成果。主要发现如下：
① Retromer核心复合体正向调控黄曲霉菌分生孢子与菌核的发育，毒素的形成以及侵染粮食的致病力。
② Retromer核心复合体为黄曲霉毒素合成途径的负调控因子：分别敲除或突变该复合体中的Vps26、Vps29或Vps35三种液泡蛋白编码基因后：代表毒素合成早、中、晚阶段的产毒基因的mRNA（aflD, aflM和aflP）水平不变，毒素合成酶（AflD, AflM和AflP）的蛋白水平则会出现显著升高，且黄曲霉菌产毒的水平大大提高。
③围绕Retromer核心复合体功能负调控毒素合成的科学问题，作者利用分子动力学模拟，复合体亚基互作位点突变和免疫共沉淀等实验证明：Vps26，Vps29和Vps35的相互作用氨基酸残基对黄曲霉菌毒素合成的影响至关重要。
④通过进一步研究，Retromer核心复合体与下游效应蛋白Rab7协同调解黄曲霉毒素的产生。
⑤阐明Retromer核心复合体逆向调控黄曲霉毒素合成的机制：Retromer核心复合体与自噬标记物-Rab7极有可能为黄曲霉菌囊泡融合的分子开关，由于复合体或Rab7分子的功能缺失可导致自噬功能障碍（囊泡-液泡无法正常融合），大量毒素合成酶在囊泡内出现积累（囊泡内的蛋白泛素化水平升高），从而造成毒素合成酶无法降解，最终导致毒素合成速率加快和毒素排放量的上升。
（A）TLC 分析WT, ΔAflvps35 and Com-Aflvps35菌株培养基中AFB1产量；（B） 光密度分析三种菌株AFB1 产量；（C） HPLC分析三种菌株的AFB1产量；（D） 三种菌株的aflD（合成早期），aflM （合成中期）和 aflP（合成晚期）mRNA水平分析；（E） TLC三种菌株囊泡中AFB1的含量；（F） 光密度分析三种菌株囊泡中AFB1的含量；（G） Western blot结合光密度分析AflD, AflM和AflP蛋白表达水平；（H）结合光密度分析三种菌株的AflD, AflM与AflP蛋白表达水平；（I） TLC分析侵染花生后残余的毒素；（J） 光密度分析侵染花生后残余的毒素；（K） TLC分析侵染玉米后残余的毒素；（L）光密度分析侵染花生后残余的毒素。*表示差异（p<0.05），**表示差异极显著（p<0.01）。
上述研究发现是继汪世华教授团队于2019年在《Journal of Biological Chemistry》上发表题为Molecular and structural basis of nucleoside diphosphate kinase–mediated regulation of spore and sclerotia development in the fungus Aspergillus flavus（核苷二磷酸激酶调控黄曲霉孢子与菌核形态建成的分子结构机制）后的又一代表性成果。本研究将为黄曲霉毒素污染的早期防控提高理论参考，为利用泛素化选择性自噬途径对黄曲霉毒素合成调控提供新颖思路。福建农林大学王森博士生，王宇讲师和刘营航硕士为本研究论文共同第一作者，我校科技处处长、福建省病原真菌与真菌毒素重点实验室主任汪世华教授为本文的通讯作者。
论文链接：https://www.jbc.org/article/S0021-9258（22）00561-0/fulltext
日期：2022-06-16
