西瓜枯萎病菌FonNatA复合体通过乙酰化转录因子FonMeaB调控致病性的分子机制研究

本研究针对西瓜枯萎病病原菌Fusarium oxysporum f. sp. niveum（Fon）的致病机制展开深入探索。研究人员发现FonNatA乙酰转移酶复合体通过特异性乙酰化转录因子FonMeaB第69位赖氨酸（K69），在氮源依赖条件下调控下游FonNmr基因表达，从而影响病原菌的侵染能力。该研究首次揭示了NAT介导的蛋白质翻译后修饰在植物病原真菌致病性中的调控作用，为开发新型杀菌剂提供了潜在靶点。

　　

西瓜作为全球重要的经济作物，长期受到枯萎病的严重威胁。这种由尖孢镰刀菌西瓜专化型（Fusarium oxysporum f. sp. niveum，Fon）引起的土传病害，每年造成巨大的经济损失。尽管已知该病原菌通过分泌效应蛋白、细胞壁降解酶和毒素等多种毒力因子侵染宿主，但其精确的致病调控网络仍存在诸多未解之谜。特别是在蛋白质翻译后修饰层面，如何通过动态修饰调控致病相关蛋白的功能，成为当前植物病理学研究的前沿热点。

中国农业科学院植物保护研究所的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表的最新研究，首次系统解析了N-末端乙酰转移酶（NAT）复合体在植物病原真菌致病性中的调控机制。研究人员通过比较基因组学、分子遗传学和生物化学等多学科交叉方法，发现FonNatA复合体通过乙酰化修饰bZIP家族转录因子FonMeaB，建立了氮源感知与致病性调控的分子桥梁。

研究采用的主要技术包括：基因敲除和回补实验验证基因功能；酵母双杂交和免疫共沉淀（Co-IP）分析蛋白互作；染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）鉴定转录因子结合位点；质谱检测蛋白质乙酰化修饰位点；以及植物病理学实验评估菌株致病性差异。特别值得注意的是，研究人员建立了包含120株西瓜幼苗的感染模型，系统评估了不同突变体的致病表型。

【Bioinformatics analyses】部分显示，Fon基因组中存在5个保守的NAT复合体，其中FonNatA由催化亚基FonNaa10和辅助亚基FonNaa15组成。系统发育分析表明这些组分在真菌中高度保守，暗示其可能具有重要生物学功能。

【Characterization and generation of targeted disruption mutants of the NAT families in Fon】研究发现，敲除FonNaa10或FonNaa15导致菌株营养生长缺陷、分生孢子形态异常，且对氧化应激更为敏感。尤为关键的是，突变体穿透宿主组织的能力显著下降，致病性降低约70%。回补实验证实这些表型确实由基因缺失引起。

【Discussion】部分深入探讨了分子机制。FonNaa10被发现具有双重酶活性：既能催化N-末端乙酰化，又能介导赖氨酸ε-氨基乙酰化（Nε-acetylation）。质谱分析鉴定出转录因子FonMeaB第69位赖氨酸（K69）是FonNaa10的直接作用靶点。在优选氮源硝酸铵条件下，K69乙酰化稳定了FonMeaB蛋白，抑制下游FonNmr基因表达；而在次选氮源硝酸钠条件下，去乙酰化导致FonMeaB降解，解除对FonNmr的抑制。这种氮源依赖的乙酰化调控模式，完美解释了病原菌在不同环境中的致病性差异。

【Conclusions】总结指出，该研究不仅首次揭示了NatA复合体在植物病原真菌中的非经典功能，还发现了一个全新的致病调控通路：FonNatA-FonMeaB-FonNmr级联反应。这一发现为理解蛋白质乙酰化修饰如何整合环境信号（氮源）与致病性提供了范例，也为开发靶向NAT复合体的新型杀菌剂奠定了理论基础。

该研究的创新性主要体现在三个方面：首先，突破了传统认为NAT仅参与蛋白质稳态调控的认知，揭示了其在信号转导中的新功能；其次，发现了BSMN（CATCATCATCA）这一新型顺式作用元件，拓展了对真菌转录调控元件的认识；最后，建立的"乙酰化-氮代谢-致病性"调控模型，为复杂农艺性状的分子设计育种提供了新思路。这些发现不仅对植物病理学领域具有重要价值，也为真核生物的蛋白质修饰研究提供了新视角。