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本文聚焦烟曲霉（Aspergillus fumigatus），通过分析转录组数据等手段，成功鉴定出编码 a 因子样信息素的基因 ppgB。其表达具 MAT 特异性，对烟曲霉产果实体至关重要。研究还发现 Eurotiales 目信息素序列高度保守，为真菌生物学研究填补重要空白。
研究背景
真菌在众多细胞过程研究中具有重要意义，其有性生殖机制一直是科研热点。在异宗配合的子囊菌中，交配型系统依靠相互分泌和识别信息素启动有性生殖阶段。然而，此前通过同源搜索等方法未能检测到 Eurotiomycetes 真菌中的 a 因子样信息素，这一真菌类群包含许多具有医学和经济重要性的物种。烟曲霉（Aspergillus fumigatus）作为一种机会致病菌，其有性生殖由双极交配型系统调控，涉及 MAT1 - 1 - 1 和 MAT1 - 2 - 1 调节因子，但对其 a 因子样信息素的研究长期处于空白状态。
研究结果
- 烟曲霉分泌 a 因子样肽：鉴于以往通过计算机分析难以鉴定烟曲霉的 a 因子信息素，研究人员采用基于生物活性的替代方法。利用对信息素敏感的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）突变株作为测试菌株，该菌株在接触信息素后会停滞在细胞周期。研究人员使用重组烟曲霉菌株 AfS146（[pxylP::MAT1 - 1 - 1]）和 AfS147（[pxylP::MAT1 - 2 - 1]），它们可在条件性碳源依赖的方式下过表达性发育的主调节因子。实验发现，MAT1 - 2 - 1 过表达菌株 AfS147 的培养上清能使表达 PreA 受体的酵母细胞生长停滞并形成晕圈，且从 AfS147 在含木糖培养基中培养的上清提取物可诱导酵母细胞形成 shmoo，这些结果表明烟曲霉能分泌 a 因子样信息素。
- ppgB 基因编码 a 因子样肽前体：研究人员重新评估了之前的 RNA 测序（RNA - seq）数据，通过对 MAT 特异性转录组进行从头组装，并根据特定标准筛选候选基因，最终确定了 pheromone precursor gene B（ppgB）基因。该基因编码的预测肽长 24 个氨基酸，具有典型的 CaaX 法尼基化基序，与其他丝状子囊菌的 a 因子样信息素相似。对相关真菌基因组的分析发现，ppgB 基因在不同物种中具有一定的保守性，但其内含子的长度和序列存在差异。在 Penicillium 属中，预测的 a - 信息素序列更长且具有多个 CaaX 基序，可能形成模块化前体。
- ppgB 基因的表达及功能：通过 RT - qPCR 分析证实，ppgB 基因在 MAT1 - 2 背景下特异性表达。构建 ppgB 基因缺失突变株后发现，突变株的培养上清中无法检测到 a 因子样信息素，且与野生型相比，突变株与兼容伴侣交配时形成的子实体显著减少，几乎无法检测到成熟的子实体，这表明 ppgB 基因产物对烟曲霉的子实体形成至关重要。
- Eurotiales 目信息素序列高度保守：对代表 Fumigati 组的 9 种烟曲霉属物种的基因组进行 BLAST 搜索，发现 ppgB 基因产物高度保守，仅有两个氨基酸存在差异。同时，预测的 α 因子样肽 PpgA1 和 PpgA2 在物种间更为保守，成熟肽序列相同。这一结果表明，除了信息素识别外，可能存在其他菌丝不亲和性因子导致真菌物种形成障碍。
研究讨论
本研究首次成功鉴定出 Eurotiomycetes 真菌中的 a 因子样信息素，填补了真菌生物学领域的重要知识空白。研究中使用的方法为在其他真菌中鉴定信息素提供了参考，有助于深入了解信息素受体 / 配体相互作用、细胞通讯以及它们在物种形成、进化生物学和真菌无性生殖原因等方面的作用。此外，研究还发现 Penicillium 属物种的 a 因子样信息素具有独特的结构特征，暗示了不同真菌类群在信息素加工机制上的差异和趋同进化现象。这一研究成果对于理解真菌的有性生殖机制、遗传多样性以及在医学和生物技术领域的应用具有重要意义。
