禾谷镰刀菌内吞作用机制揭示：肌球蛋白-1（FgMyo1）马达结构域与尾部同源域协同调控的分子基础

本研究针对禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）内吞作用机制不明的问题，通过特异性抑制剂phenamacril和基因操控手段，解析了肌球蛋白-1（FgMyo1）各功能域（马达结构域、TH1/TH2域等）在菌体生长和内吞中的作用。发现FgMyo1TH2（含马达域与TH1/TH2域）足以驱动内吞并介导肌动蛋白交联，提出“马达-膜锚定-肌动蛋白结合”协同的正反馈模型，为抗真菌靶点设计提供新思路。

　　

禾谷镰刀菌是引发小麦赤霉病和玉米穗腐病的主要病原体，其致病性与菌丝尖端的内吞作用密切相关。真菌内吞面临巨大挑战：高达1兆帕的膨压会阻碍质膜内陷，而传统观点认为肌动蛋白聚合是主要驱动力，但近年发现肌球蛋白-1（myosin-1）才是关键引擎。然而，真菌肌球蛋白-1如何协调其多结构域功能以驱动内吞，仍是未解之谜。更棘手的是，禾谷镰刀菌的肌球蛋白-1（FgMyo1）作为必需基因，直接敲除会导致菌体死亡，传统遗传学手段难以应用。

针对这些难题，中国科学院动物研究所的研究团队创新性地采用“内源抑制+外源互补”策略：利用FgMyo1特异性抑制剂phenamacril（一种仅抑制禾谷镰刀菌的杀菌剂）和耐药突变体FgMyo1-S217P，在保留内源FgMyo1的前提下，系统解析了FgMyo1各结构域的功能。相关成果发表于《Microbial Pathogenesis》。

关键技术包括：构建FgMyo1系列截短体（如FgMyo1^TH2）、耐药突变体回补实验、活细胞荧光定位、体外肌动蛋白交联实验及电子显微镜观察。所有菌株均以野生型PH-1为背景，通过马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）培养和表型分析验证功能。

FgMyo1-S217P可替代内源FgMyo1支持禾谷镰刀菌生长
通过表达phenamacril耐药突变体FgMyo1-S217P，证实该突变体在抑制剂存在时仍能维持菌丝生长和分生孢子萌发，而野生型FgMyo1则被完全抑制。Western blot显示双蛋白条带（内源野生型与外源突变体），为后续功能域研究奠定基础。

FgMyo1^TH2是内吞作用的最小功能单元
截短体实验表明，仅含马达域、IQ模体、TH1和TH2域的FgMyo1^TH2即可支持内吞和菌丝亚尖端定位。电镜证实FgMyo1^TH2通过马达域和TH2域双肌动蛋白结合位点交联微丝成束，而缺失TH2域（FgMyo1^ΔTH2）则完全丧失内吞能力。

正反馈模型揭示FgMyo1驱动内吞的分子机制
研究提出创新模型：FgMyo1分子锚定在内吞凹坑底部，马达域拉动肌动蛋白丝向内运动，TH2域招募更多肌动蛋白；新聚合的肌动蛋白又结合更多FgMyo1，形成正反馈循环。该模型首次将马达活性（能量转化）、TH1膜锚定（空间定位）与TH2肌动蛋白结合（信号放大）三者耦联。

讨论部分指出，FgMyo1的CA域（C末端酸性域）在长期生长中非必需，但SH3域通过结合Vrp1-WASP-Arp2/3通路影响分生孢子萌发。这一发现为设计靶向FgMyo1结构域的特异性抗真菌剂提供理论依据——针对TH2域或马达域的抑制剂可能比靶向CA域更有效。

该研究不仅破解了禾谷镰刀菌内吞的力学难题，更开创了“耐药突变体互补”研究必需基因的新范式。由于FgMyo1在致病性中的核心地位，其结构域协同机制可作为跨物种研究模板，对开发新型抗真菌药物具有重要指导价值。