比较功能分析揭示植物与动物病原真菌中新型CDR1样ABC转运蛋白基因在多重耐药性和致病性中的保守作用

编辑推荐：本研究针对植物病原真菌稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)和动物病原真菌须癣毛癣菌(Trichophyton mentagrophytes)中ABC转运蛋白功能未知的问题，通过鉴定新型ABCG-1亚家族基因MoCDR1/TmCDR1，发现其通过调控MAPK信号通路和代谢过程参与多重耐药性和致病性，为开发跨物种抗真菌靶点提供理论依据。

　　在真菌致病机制研究领域，植物与动物病原真菌的功能基因比较研究长期存在空白。尽管ABC(ATP-binding cassette)转运蛋白家族在多重耐药性(MDR)中的作用已被广泛认知，但同类基因在不同宿主适应性真菌中的功能关联仍属未知。稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)作为植物病理学模式生物，其侵染过程涉及复杂的压力响应机制；而须癣毛癣菌(Trichophyton mentagrophytes)作为重要的人畜共患皮肤病病原体，临床耐药性问题日益严峻。这两种分属不同生态位的子囊菌，却可能保留着保守的致病机制。

浙江省农业科学院植物保护研究所Wang Jing和Xiao Chenwen领衔的研究团队在《Cell Communication and Signaling》发表研究，首次系统比较了植物与动物病原真菌中CDR1样ABC转运蛋白的功能保守性。研究采用基因敲除、荧光标记定位、动物感染模型和转录组分析等方法，以临床分离的须癣毛癣菌ZJA-1株和标准稻瘟病菌Guy11株为材料。

研究结果部分：

1. MoCDR1的鉴定与定位
   通过生物信息学分析鉴定出稻瘟病菌中5个ABCG-1亚家族蛋白，其中MGG_07848与白色念珠菌CaCDR1相似度达49.9%，命名为MoCDR1。GFP标记显示其定位于菌丝、孢子和附着胞的细胞膜与液泡膜，与膜染料FM4-64共定位。

2. MoCDR1的应激响应功能
   ΔMocdr1突变体对CaCl₂、ZnCl₂、Cu₂SO₄和H₂O₂敏感性显著增加，生长抑制率达27.95-67.42%，且对杀菌剂myclobutanil(MBT)和benomyl敏感。互补株可恢复野生型抗性表型。

3. 发育与致病缺陷
   ΔMocdr1产孢量减少50%，附着胞形成延迟且穿透率下降70%。Bodipy染色显示脂滴转运受阻，KI/I₂染色显示糖原利用异常。水稻和大麦接种实验表明其致病力显著减弱，Western blot检测到Pmk1和Mps1磷酸化水平降低。

4. TmCDR1的保守性验证
   在须癣毛癣菌中鉴定的GBF63800与MoCDR1相似度48.9%，AlphaFold2/3预测显示二者三维结构高度保守。mCherry-TmCDR1在ΔMocdr1中表达后，不仅恢复金属离子抗性，还完全互补了水稻致病缺陷。

5. 动物感染模型
   ΔTmcdr1对berberine(BBR)和clotrimazole(CMZ)敏感性增加，且感染小鼠后炎症相关基因FOXP3、ASB4表达下调。HE染色显示互补株ΔTmcdr1::GFP-MoCDR1的皮肤病理损伤介于突变体与野生型之间。

转录组分析揭示，ΔMocdr1和ΔTmcdr1共同影响MAPK通路（如MGG_00883/Mck1、TMEN_4625）、糖代谢（淀粉/蔗糖代谢）和转运蛋白（MGG_05044/ABC6）相关基因。qPCR证实药物处理下这些基因表达发生协同变化。

该研究首次建立了植物与动物病原真菌ABC转运蛋白的功能关联模型，揭示CDR1同源基因通过保守的离子转运和信号调控网络参与宿主适应。特别值得注意的是，全长TmCDR1能完全替代MoCDR1的功能，而MoCDR1仅部分互补ΔTmcdr1表型，这种不对称性可能反映宿主特异性进化差异。研究成果为开发针对ABC转运蛋白的广谱抗真菌策略提供了新视角，同时提示MAPK通路可能是跨物种毒力调控的关键节点。