神经孢子菌中过氧化物酶和Tor通路组分对核心生物钟功能的非必需性研究

本研究针对神经孢子菌(Neurospora crassa)生物钟系统中FRQ-less振荡器(FLOs)的调控机制展开探索，通过基因敲除实验证实过氧化物酶(Prxs)和mTOR通路独立缺失均未显著影响核心FRQ-WCC振荡器(FWO)的周期长度或振幅。该发现发表于《Fungal Biology》，揭示了Prx氧化节律与mTOR活性对chol-1 FLO振荡器的调控作用有限，为理解生物钟层级网络提供了新视角。

　　

在生命科学领域，生物钟系统如同自然界最精密的计时器，协调着从微生物到人类的生理活动。神经孢子菌(Neurospora crassa)作为研究生物钟的经典模式生物，其核心振荡器FRQ-WCC(FWO)已被深入解析，但那些不依赖FWO的FRQ-less振荡器(FLOs)仍充满谜团。这些次级振荡器如何在缺乏核心组件时维持节律？它们与FWO如何互动？这些问题对理解生物钟网络的复杂层级至关重要。

美国达特茅斯学院的研究团队在《Fungal Biology》发表的研究中，聚焦过氧化物酶(Prxs)氧化节律和mTOR通路这两大候选FLO效应通路。通过系统分析FGSC2489野生型及敲除株的昼夜节律参数，结合Clock-box驱动的荧光素酶报告系统监测，发现Prx同源物缺失和mTOR通路破坏均未显著改变FWO的周期或振幅。尤其值得注意的是，chol-1营养缺陷型背景下的mTOR活性波动与FWO运行无强相关性。

关键技术包括：1) 使用真菌遗传学库存中心(FGSC)的全基因组敲除集合获取突变株；2) 通过frq基因启动子Clock-box调控的荧光素酶报告系统实时监测节律；3) 标准遗传杂交与转化技术构建实验菌株。

【Prx同源物对神经孢子菌昼夜节律FWO无贡献】
研究团队检测了与酵母Tsa1同源的Prx在蓝光信号中的作用，发现其H₂O₂介导的氧化还原节律虽在无核红细胞中存在，但在神经孢子菌中不影响FWO运行。这与哺乳动物细胞中Prx节律独立于转录翻译反馈环(TTFL)的现象形成对比。

【讨论】
该研究首次系统评估了Prx和mTOR这两类保守通路在神经孢子菌生物钟中的角色。Christina Kelliher和Jay Dunlap团队指出，尽管FLOs在特定营养条件(如chol-1缺陷)或遗传背景下显现，但它们对核心FWO的调控作用有限。这一发现挑战了"多振荡器必然互作"的假设，为理解生物钟模块化架构提供了实验依据。

研究意义在于：1) 确立Prx氧化节律和mTOR活性波动在神经孢子菌中不构成FWO的必要输入；2) 揭示FLOs可能更多参与特定环境下的代谢适应而非核心时钟调控；3) 为后续研究其他候选FLO效应通路（如NAD⁺代谢）奠定方法学基础。该工作得到NIH基金支持，相关菌株资源来自FGSC的P01 GM068087项目库。