麦角固醇氨基酸化调控米曲霉分生孢子形成与菌核发育的机制研究

本研究揭示了麦角固醇氨基酸化修饰（Erg-aa）在丝状真菌米曲霉中的新型生物学功能。研究人员通过构建AoerdS和AoergS基因敲除株，发现Erg-Asp和Erg-Gly两种麦角固醇衍生物通过调控brlA/abaA/wetA信号通路，介导分生孢子形成与菌核发育的平衡。该成果发表于《Fungal Biology》，为真菌环境适应性机制提供了新视角，并为抗真菌药物靶点开发奠定理论基础。

　　

在真菌王国中，麦角固醇（ergosterol）如同动物界的胆固醇，是细胞膜的关键结构成分。这种特殊的甾醇不仅维持着膜结构的完整性，还通过酯化、糖基化等修饰参与多种生理过程。然而，直到2020年，科学家们才在米曲霉（Aspergillus oryzae）中发现了一类全新的麦角固醇修饰形式——氨基酸化麦角固醇（Erg-aa），包括1-麦角固醇-L-天冬氨酸酯（Erg-Asp）和1-麦角固醇-甘氨酸酯（Erg-Gly）。这两种神秘代谢物的发现者Yakobov等人同时鉴定了其合成酶ErdS和ErgS，但这些化合物在真菌生命活动中的具体功能仍是未解之谜。

米曲霉作为传统发酵工业的"明星菌种"，其分生孢子（conidia）产量直接影响发酵效率，而菌核（sclerotia）形成则与逆境生存能力密切相关。这两种发育形态的转换机制一直是真菌生物学的研究热点。近期发表在《Fungal Biology》的研究首次揭示了Erg-aa在这一转换过程中的调控作用。

研究团队采用基因敲除、诱导表达系统和外源添加实验三大技术策略。通过同源重组构建ΔAoerdS、ΔAoergS双敲除株，利用xylose诱导启动子调控AoerdS表达，并采用HPLC分析脂质组成，结合qPCR检测发育相关基因表达。

AoerdS和AoergS参与分生孢子形成与菌核发育
基因敲除实验显示，ΔAoerdS和ΔAoergS菌株的分生孢子产量分别减少至野生型的31%和58%，同时菌核数量显著增加。转录分析发现，分生孢子发育核心调控基因brlA、abaA和wetA表达量下降2-4倍。相反，xylose诱导的AoerdS过表达株在诱导条件下分生孢子增加2倍，菌核形成被抑制。

外源Erg-aa的差异化效应
添加10 μM合成Erg-Asp使野生型分生孢子增加1.5倍，但不影响菌核形成。而Erg-Gly则表现出独特作用：促进气生菌丝（aerial hyphae）伸长，同时抑制分生孢子和菌核产生，暗示两种Erg-aa可能通过不同途径发挥作用。

膜特性与药物敏感性改变
ΔAoerdS和ΔAoergS对两性霉素B（amphotericin B）的敏感性降低，最小抑制浓度提高2-4倍，表明Erg-aa修饰可能改变麦角固醇的物理化学性质，影响其与多烯类药物的相互作用。

这项研究开创性地证实了固醇氨基酸化修饰在真菌形态建成中的调控作用。ErdS/ErgS-DUF2156酶系统在Dikarya亚界（包括子囊菌和担子菌）中的广泛保守性提示，Erg-aa可能是一类新型的"真菌发育开关分子"。其通过动态平衡调节分生孢子（繁殖体）和菌核（休眠体）的比例，帮助真菌适应环境变化。从应用角度看，该发现为工业菌株改良提供了新靶点——通过调控Erg-aa合成可能提高发酵效率；在医学领域，Erg-aa代谢通路可能成为抗真菌药物设计的新方向。

特别值得注意的是，Erg-Gly对菌丝生长的促进作用与细菌中氨基酰化甘油脂（aa-GLs）的生理功能存在有趣的平行进化关系，这为研究微生物膜脂修饰的进化提供了新线索。未来研究需进一步阐明Erg-aa的亚细胞定位、信号转导机制及其与次级代谢的关联，这些问题的解答将深化对真菌环境适应策略的理解。