科学进展:真菌间相互作用激活新型小分子的机制研究取得进展

中国科学院微生物研究所尹文兵研究组致力于真菌次生代谢产物的基因调控机制和功能的研究。最近，研究团队在模式真菌构巢曲霉与其他真菌相互作用的研究中，筛选出一种内生真菌——石斛黑附球菌，引起构巢曲霉次生代谢谱的全球变化(图1)。进一步发现，在共培养过程中，石斛黑附球菌能够引起至少四个属的真菌的次生代谢产物发生显著变化(图1)，这表明该细菌作为供体细菌具有刺激受体细菌的普遍机制，同时受体细菌通过调节次生代谢的变化做出反应，产生了一些新的次生代谢产物(图1)。

然而，如何实现这种响应呢？以构巢曲霉和石斛黑星菌的共培养体系为模型，尹文兵研究组从生物学、化学和遗传学方面分析了响应机制。转录和代谢组学分析表明，构巢曲霉中15.4%的基因显著上调，19%显著下调，22种次生代谢产物产量显著增加。鉴定了八种新的聚酮结构Aspernidines(图1)。转录组数据分析结合基因敲除和补充实验证明构巢曲霉中响应刺激的关键调控元件是全局调控因子VeA的等位蛋白VeA 1(VeA的前36个氨基酸被删除)，它与天鹅绒复合体中的LaeA和VelB协同参与调控(图2)。进一步发现下游转录因子SclB受VeA1蛋白的调控，参与调控和激活Aspernidines等几个生物合成基因簇，揭示了一个复杂的基因调控网络(图2)。同时，这个调控网络在烟曲霉中也得到了验证。

本研究首次提出了部分功能VeA1蛋白的代谢调控功能，揭示了真菌共培养过程中LAEA-VeA1-VELB复合体与下游转录因子SclB的复杂反应调控网络(图2)，为真菌共培养调控机制的研究提供了坚实的理论基础。它是对自然界中真菌与多种物种共存的反应和通讯机制的初步探索，也是一种新的天然产物。

相关研究成果以研究论文的形式在科学进展发表。本研究得到了国家重点科技攻关项目的资助。d计划、国家和中科院基础前沿科学研究计划、中科院战略生物资源计划和博士后科学基金的0-1原始创新计划。

图一。由供体细菌石斛黑球菌(A和B)诱导的通用共培养系统；石斛和构巢曲霉共培养引起的全局转录组和代谢组变化，红色序号为新结构(C和D)。