UbrA（一种对Arg/N-降解途径至关重要的泛素连接酶）对稻曲霉（Aspergillus oryzae）中肽酶基因表达的调控作用

《Applied and Environmental Microbiology》：Contribution of UbrA, a ubiquitin ligase essential for Arg/N-degron pathway, to peptidase gene expression in Aspergillus oryzae

该研究揭示了丝状真菌Aspergillus oryzae中UbrA蛋白通过N端降解途径调控多种肽酶基因表达，包括酸性内肽酶、羧肽酶及转运蛋白基因，并发现其与PrtR协同作用影响氮代谢。敲除ubrA导致酸性肽酶活性显著下降，同时碱性肽酶基因alpA表达上调，且该调控独立于PrtR。研究结果扩展了N端降解途径在丝状真菌氮代谢中的功能认知。

　　在生物体内，蛋白质的降解是一个至关重要的过程，它不仅有助于细胞维持稳态，还影响多种代谢活动。N-末端降解（N-degron）途径是一种依赖于蛋白质N末端氨基酸的调控机制，通过特定的E3泛素连接酶识别这些氨基酸，从而控制蛋白质的稳定性与寿命。该机制在酵母中已有较为深入的研究，特别是在调控二肽/三肽转运基因表达方面发挥了重要作用。然而，在丝状真菌中，关于N-degron途径的研究仍较为有限，其在微生物氮代谢中的作用也尚未完全阐明。本文的研究重点在于探讨丝状真菌稻曲霉（*Aspergillus oryzae*）中N-degron途径的存在及其调控作用，特别是E3泛素连接酶UbrA在其中的作用。

稻曲霉是一种重要的工业菌株，广泛应用于日本传统发酵食品的生产，如清酒、酱油和味噌等。它还因其分泌多种水解酶而被用于食品加工和制药领域。然而，由于这些酶容易被自身产生的蛋白酶降解，导致其在生产过程中面临效率低下的问题。因此，调控蛋白酶基因的表达对于提升工业应用的效率具有重要意义。本文的研究发现，UbrA作为酵母中Arg/N-degron途径的关键E3泛素连接酶，其在稻曲霉中的同源基因同样参与调控蛋白酶基因的表达，表明N-degron途径在丝状真菌中可能具有重要的调控功能。

通过使用泛素融合绿色荧光蛋白（Ub-X-GFP）作为报告子，研究者验证了UbrA在稻曲霉中是否参与N-degron途径的调控。结果表明，在控制菌株中，带有N末端精氨酸（R）的Ub-R-GFP未能被检测到，而在UbrA缺失的菌株中，该蛋白被有效降解，这说明UbrA对R-GFP的降解具有直接作用。这一发现不仅支持了UbrA在N-degron途径中的关键角色，还表明该机制在稻曲霉中具有类似酵母的特性。此外，研究还发现，在UbrA缺失的菌株中，其他N末端氨基酸（如天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺等）所修饰的GFP蛋白在表达量上也发生了变化，这进一步说明了N-degron途径在稻曲霉中的广泛参与。

进一步的研究发现，UbrA的缺失显著降低了稻曲霉在液体培养基中使用大豆蛋白作为氮源时的酸性内肽酶和羧肽酶活性。这些酶的活性下降主要归因于其编码基因的表达水平降低。然而，碱性蛋白酶的表达却有所上升，这表明UbrA可能在调控不同pH条件下的蛋白酶表达方面具有不同的作用机制。此外，UbrA的缺失还导致二肽/三肽转运基因的表达水平下降，包括*potA*和*potC*，而*potB*的表达则未受影响。这些结果表明，UbrA不仅调控蛋白酶基因的表达，还可能与其他调控因子协同作用，以维持特定的蛋白酶表达模式。

值得注意的是，UbrA的调控作用似乎与PrtR无关。PrtR是一种调控多种外源蛋白酶基因表达的转录因子，但在UbrA缺失的菌株中，PrtR的表达水平显著下降。这表明，UbrA可能通过不同的机制调控蛋白酶基因的表达，而不仅仅依赖于PrtR的调控。例如，UbrA可能通过降解某些潜在的调控因子，间接影响蛋白酶基因的表达。这种调控方式可能与酵母中的机制类似，但又具有其独特性。

在固态培养条件下，UbrA的缺失对蛋白酶表达的影响相对较小。尽管在固态培养中，UbrA缺失的菌株显示出轻微的蛋白酶活性下降，但这种影响不如在液态培养中显著。此外，UbrA缺失还导致固态培养中菌丝体的生长模式发生变化，可能影响了相关基因的表达。这提示我们，在不同培养条件下，UbrA对蛋白酶基因表达的调控作用可能存在差异。

研究还发现，UbrA对碱性蛋白酶基因的调控可能与PacC这一pH响应型转录因子有关。在UbrA缺失的菌株中，PacC的表达水平显著上升，而其调控的酸性磷酸酶基因*pacA*的表达则显著下降。这表明，UbrA可能通过调控PacC的活性，间接影响碱性蛋白酶的表达。这一发现为理解丝状真菌中pH响应型基因的调控机制提供了新的视角。

综上所述，UbrA在稻曲霉中不仅参与了N-degron途径的调控，还在多种蛋白酶基因的表达中发挥了重要作用。它能够通过不同的机制，如与PrtR的协同作用或独立调控，影响蛋白酶基因的表达。这些发现不仅拓展了我们对N-degron途径在丝状真菌中作用的理解，也为优化稻曲霉的工业应用提供了新的思路。未来的研究可以进一步探索UbrA与其他调控因子的相互作用，以及其在不同环境条件下的调控模式，以更全面地揭示其在氮代谢中的角色。