甲基营养酵母Komagataella phaffii中固醇调控新机制：SREBP同源蛋白Hms1-1/2的鉴定及其激活通路解析

本研究揭示了甲基营养酵母Komagataella phaffii中固醇调控的双重系统：首次鉴定出SREBP同源蛋白Hms1-1/2与Upc2形成核心调控枢纽，发现其通过Scp-Dsc通路实现蛋白酶解激活，并揭示Hms1-1存在SUMO化修饰。该研究为真菌固醇稳态进化可塑性提供了新见解，建立了K. phaffii作为研究SREBP信号传导的遗传学模型。

　　

在真核生物中，固醇代谢的精细调控对细胞存活至关重要，而这一过程主要由固醇调节元件结合蛋白（Sterol Regulatory Element Binding Proteins, SREBPs）介导。尽管哺乳动物SREBP通路已被深入研究，但真菌中这一调控网络的进化与功能多样性仍存在大量未知。特别引人关注的是，在酵母进化过程中，部分物种如酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）已用Upc2转录因子替代了SREBP的固醇调控功能，而另一些物种如解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）却罕见地保留了双系统。这种进化分歧背后的分子机制及其生理意义，成为理解真菌环境适应策略的关键科学问题。

奥地利格拉茨技术大学分子生物技术研究所（Graz University of Technology, Institute of Molecular Biotechnology）的Simon Arhar团队在《Journal of Biological Chemistry》发表的研究，通过系统解析甲基营养酵母Komagataella phaffii中的固醇调控网络，揭示了这一进化谜题的新线索。研究人员采用比较基因组学、蛋白质互作分析和功能互补实验等策略，首次在K. phaffii中鉴定出两个SREBP同源蛋白Hms1-1和Hms1-2，并阐明其通过保守的Scp-Dsc通路激活的分子机制。

关键技术方法包括：基于CRISPR/Cas9的基因编辑构建系列缺失株；免疫共沉淀验证Scp与Hms1-1/2的相互作用；光点击（PhotoClick）胆固醇捕获实验分析Scp的固醇结合特性；AlphaFold3预测蛋白质三维结构；以及通过免疫印迹和荧光显微术追踪蛋白加工与定位。

研究结果首先通过系统发育分析确认Hms1-1和Hms1-2具有典型SREBP特征结构域（bHLH和TMD）。双敲除株hms1-1Δ hms1-2Δ对固醇合成抑制剂特比萘芬（terbinafine）高度敏感，且ERG基因表达显著下调，证实二者共同调控固醇合成。引人注目的是，过表达任一同源蛋白均可挽救upc2Δ致死表型，揭示出K. phaffii中罕见的SREBP-Upc2功能冗余。

分子机制研究发现，Hms1-2的激活严格依赖Scp（Sterol-sensing protein）介导的转运，而Hms1-1则表现出组成型加工特性。通过截短体实验锁定蛋白水解位点位于跨膜区附近，并证实Dsc E3连接酶复合体是切割必需元件。尤为重要的是，质谱分析和位点突变首次发现Hms1-1存在SUMO化修饰（K110位点），这一现象在真菌SREBP中尚未见报道。

该研究不仅建立了K. phaffii作为研究SREBP信号传导的新模型，更揭示了真菌固醇调控网络的进化灵活性。Hms1-1/2的功能分化（Hms1-2主导基础调控而Hms1-1可能参与应激响应）为理解双系统共存提供了新视角。Scp-Dsc通路的保守性暗示从酵母到哺乳动物的固醇感知存在深层进化联系，而SUMO化修饰的发现则开辟了真菌SREBP翻译后调控的新研究方向。这些发现对开发靶向固醇合成通路的抗真菌药物具有重要指导价值。