综述:丝状病原真菌中脂肪酸的多维调控与致病机制

【字体: 时间:2025年09月16日 来源:Virulence 5.4

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  这篇综述系统阐述了脂肪酸(FAs)代谢在丝状病原真菌生长、毒力(Virulence)及宿主互作(Host-pathogen interaction)中的核心作用,揭示了其通过细胞器(线粒体、过氧化物酶体)动态平衡、脂滴(LDs)调控和表观遗传修饰等机制介导致病性的分子网络,为靶向FA代谢的抗真菌策略提供理论依据。

  

丝状病原真菌中脂肪酸代谢的多维调控与致病机制

摘要

脂肪酸(FAs)代谢构成丝状病原真菌生命活动的核心调控网络,不仅作为细胞膜结构和能量代谢的基本单元,更通过信号分子功能调控形态发生、毒力因子表达及环境适应。本综述系统解析了FA合成与β-氧化途径的动态平衡,揭示了线粒体和过氧化物酶体在能量供应、活性氧(ROS)代谢及毒力调控中的枢纽作用,并阐明FA通过细胞器(液泡、内质网)协调脂滴动态、自噬过程及膜运输的致病机制。

FA合成与代谢途径的进展

FA生物合成途径

丝状真菌中FA合成涉及乙酰-CoA生成、丙二酰-CoA合成及FA延伸修饰。稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)的酰基-CoA结合蛋白MoAcb1调控分生孢子形成和附着胞发育,而油酸真菌Mortierella alpina的柠檬酸-苹果酸载体(MaCT1/2)过表达可显著提升FA积累。

FA β-氧化与其他代谢途径

β-氧化主要发生于过氧化物酶体和线粒体。稻瘟病菌的烯酰-CoA水合酶Ech1缺失导致孢子萌发率下降25%,而短链FA利用依赖酰基-CoA脱氢酶ScdA(Aspergillus nidulans)。磷脂甲基转移酶ChoC缺失会破坏细胞膜完整性(Aspergillus fumigatus),凸显FA修饰对致病性的影响。

FA在细胞器中的多重角色

线粒体:能量与毒力控制中心

稻瘟病菌中β-氧化缺陷株的附着胞机械穿透力降低,而玉米黑粉菌(Ustilago maydis)的线粒体膜电位崩溃会触发ROS爆发。线粒体蛋白BCS1(Beauveria bassiana)通过维持FA稳态直接调控毒力。

过氧化物酶体:降解与毒力整合

过氧化物酶体蛋白Pex13/Pex14缺失会削弱FA底物利用和侵染力(稻瘟病菌),而小麦赤霉病菌Pex2/Pex12缺陷导致毒素合成中断。SCP2介导的脂质运输对孢子萌发和毒力结构形成至关重要。

液泡与内质网:代谢协调站

昆虫病原真菌B. bassiana通过液泡微自噬(microlipophagy)快速释放FA以穿透宿主表皮。内质网中VLCFA合成酶FgElo2(Fusarium graminearum)缺失会破坏膜完整性并降低杀菌剂敏感性。

FA在发育、胁迫适应及宿主互作中的功能

发育调控

Aspergillus nidulans的δ9-硬脂酸脱氢酶(SdeA/B)催化单不饱和FA合成,而氧合酶PpoA-C协调生殖周期。工业应用中,改造FA途径可提高多不饱和脂肪酸(PUFAs)产量(Mortierella alpina)。

胁迫响应

FA代谢通过抗氧化和营养循环增强适应性。稻瘟病菌MoAcb1通过内质网自噬(ER-phagy)促进氧化应激存活,而磷脂酶A2(BbPLA2)通过水解宿主磷脂抑制免疫基因表达(B. bassiana)。

宿主免疫博弈

真菌衍生的氧脂素(如前列腺素)通过干扰JA/SA信号网络逃逸植物免疫,而鞘脂类作为MAMPs触发植物PTI反应。动物宿主中,二十烷类抑制巨噬细胞吞噬作用。

调控网络与表观遗传

转录因子BbHapX通过调控Δ9-FA去饱和酶Ole1维持膜完整性(B. bassiana),而乙酰-CoA波动通过组蛋白乙酰化调控基因表达。酵母中Snf1-乙酰-CoA羧化酶(Acc1)轴通过磷酸化抑制FA合成,增加组蛋白H3乙酰化以应对氧化应激。

总结与展望

FA代谢的时空重编程是丝状病原真菌致病的关键驱动力。未来需结合多组学和基因编辑技术,解析FA代谢物与宿主免疫互作的分子细节,并开发靶向细胞器FA通路的抗真菌策略。

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