细胞呼吸缺陷导致囊菌不育

为有性繁殖而形成子实体是真菌发育的一个重要过程。尽管近几十年来，遗传方法已被应用于识别参与这一过程的大量因素，但我们仍然缺乏对不同细胞类型的形成是如何被调节的了解。一个研究小组通过研究一种不育的突变囊菌获得了新的见解。突变体的呼吸链受损，因此缺乏形成子实体的能量。

　　

大孢子Sordaria macrospora是研究囊真菌(丝状子囊菌)子实体发育的模型系统。20世纪90年代，利用传统的诱变技术，这种真菌产生了100多个发育突变体。

德国波红鲁尔大学生物与生物技术系普通与分子植物学组的助理教授Ines Teichert博士与德国法兰克福歌德大学的Andrea Hamann博士和Heinz D. Osiewacz教授合作，一直在研究这样一种突变体:与野生型菌株不同，所谓的pro34突变体不形成成熟的子实体和性孢子，而且生长速度较慢。通过基因组测序，研究人员在一个基因中发现了一个主要的缺口，他们将其命名为pro34。在野生型菌株中，该基因在子实体形成过程中受到RNA编辑的影响;这意味着RNA和蛋白质的一种新的变体在此时产生，它可能具有特定的功能。

补偿缺陷需要消耗能量

但是PRO34的功能到底是什么呢?“利用荧光显微镜，我们成功地定位了线粒体中的PRO34，”Ines Teichert解释道。这些细胞器包含呼吸链，一系列蛋白质复合物，简单地说，帮助以三磷酸腺苷(ATP)的形式产生能量。在突变体中，其中一个复合体缺失了。突变体仍然是存活的;这是因为真菌和植物一样，在线粒体呼吸链中拥有各种替代途径来弥补这些缺陷。“然而，这种补偿不足以覆盖子实体形成过程中的高能量需求，因此突变体仍然不育，”Ines Teichert说。

一个令人惊讶的发现是所谓的替代氧化酶(AOX)在pro34突变体中同样被激活。Ines Teichert指出:“根据之前的发现，AOX通常可以弥补其他缺陷，因此必须履行额外的功能。”作者推测AOX对氧化应激的保护功能，因为线粒体呼吸链的缺陷导致氧自由基的形成增加。“一种解释可能是AOX有助于某些线粒体复合体的组装，”作者认为。因此，pro34突变体是后续分析的一个极好的起点。”

Journal Reference:

1. Andrea Hamann, Heinz D. Osiewacz, Ines Teichert. Sordaria macrospora Sterile Mutant pro34 Is Impaired in Respiratory Complex I Assembly. Journal of Fungi, 2022; 8 (10): 1015 DOI: 10.3390/jof8101015