RNA结合蛋白FgNam8调控禾谷镰刀菌脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)合成及致病力的机制研究

本研究聚焦RNA结合蛋白(RBP)在丝状真菌中的功能空白，针对禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)毒素污染防控难题，首次揭示U1辅助组分FgNam8通过三重复RNA识别基序(RRM)调控菌体发育、脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)合成及致病力的分子机制。研究人员通过基因敲除、RNA-seq和蛋白互作验证，发现ΔFgNam8突变体生长受阻、产孢减少、DON合成下降50%以上，并鉴定到其与NDR激酶FgCot1的互作关系，为开发靶向RNA代谢的新型抗真菌药物提供了理论依据。

　　

在农业生产中，禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)引起的赤霉病不仅造成小麦、玉米等作物减产，其产生的剧毒代谢产物脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)更会引发人畜呕吐、免疫紊乱甚至细胞凋亡。令人担忧的是，全球谷物DON污染率高达59%，而现有杀菌剂在长期使用后不仅出现抗药性，某些品种甚至会刺激毒素产量增加。面对这一双重困境，中国农业科学院的研究团队将目光投向了一个鲜少被探索的领域——真菌RNA结合蛋白(RBP)的调控网络。

研究人员在《International Journal of Biological Macromolecules》发表的研究中，首次系统解析了U1剪接体辅助组分FgNam8的功能。这个含有三个RNA识别基序(RRM)的蛋白，如同真菌细胞内的"RNA交通警察"，通过调控基因表达影响禾谷镰刀菌的生命活动。研究采用基因敲除、亚细胞定位、RNA-seq转录组分析和酵母双杂交等技术，结合来自田间菌株PH-1的样本队列，揭示了FgNam8在真菌致病过程中的核心作用。

关键研究发现

1. FgNam8的鉴定与特征
   通过同源比对发现FgNam8与酿酒酵母NAM8有43%相似性，系统进化分析显示其在子囊菌中高度保守。免疫荧光证实该蛋白在细胞核和胞质双重定位，暗示其可能参与转录后调控与RNA转运。

2. 表型缺陷揭示多重功能
   ΔFgNam8突变体在PDA培养基上菌落直径缩小21%，产孢量下降67%。更关键的是，其DON产量骤减至野生型的30%，对小麦穗部的侵染能力显著降低，说明该蛋白直接关联毒素合成与致病通路。

3. 转录组学机制解析
   RNA-seq数据显示突变体中1,214个基因差异表达，富集分析发现RNA剪接、核糖体生物发生等通路异常。特别值得注意的是，参与聚酮化合物合成的PKS12基因表达下调3.5倍，这可能是DON减产的关键因素。

4. 蛋白互作网络构建
   通过酵母双杂交和Co-IP实验，首次证实FgNam8与核DBF2相关激酶(NDR)FgCot1存在物理相互作用。两者共定位于菌丝顶端，提示该复合物可能通过磷酸化修饰调控RNA代谢。

这项研究的意义远超出基础科学范畴。一方面，FgNam8作为真菌特有且保守的毒力因子，为开发高特异性农药提供了理想靶点；另一方面，其与人类TIA-1蛋白的结构相似性又为研究真核生物RNA加工机制提供了跨物种模型。研究团队特别指出，针对FgNam8-RRM结构域的小分子抑制剂设计，可能成为打破"杀菌剂刺激毒素产生"恶性循环的创新策略。

值得注意的是，该发现还拓展了对次级代谢调控的认知。传统研究多聚焦于转录因子对毒素合成基因簇的调控，而本研究证实RNA结合蛋白可通过影响mRNA稳定性间接调控DON合成，这为理解真菌环境适应性开辟了新视角。随着后续对FgNam8-RNA互作组学的深入解析，或将揭示更精细的毒素生物合成调控网络。