天津工生所揭示絲狀真菌纖維素酶誘導表達信號傳導途徑

　　在以生物質為原料生產生物乙醇和生物化學品過程中，木質纖維素的降解是一個重要步驟。而木質纖維素降解菌，例如絲狀真菌如何感應和代謝固體纖維素和半纖維素仍然沒有被清楚解析。近年來，模式生物粗糙脈孢菌成為研究纖維素降解及產酶機理的新系統。2010年Science期刊報道了中國科學院天津工業生物技術研究所田朝光研究組參與發現的粗糙脈孢菌纖維寡糖轉運蛋白CDT1和CDT2在纖維素的降解和利用中起到非常重要的作用。

　　天津工生所田朝光研究組以粗糙脈孢菌為對象，繼續對纖維寡糖誘導纖維素酶信號傳導途徑進行研究。通過構建系列多基因組合敲除菌株，對其纖維素酶基因表達和纖維寡糖轉運能力進行分析，并通過轉錄組測序等手段對相關基因功能進行了研究，發現一個參與纖維素酶誘導表達信號傳導途徑的新元件——CLP1蛋白，該蛋白與CDT2相比具有較高的同源性，但其不參加纖維寡糖的轉運。在纖維素以及纖維二糖誘導條件下，CLP1通過與纖維寡糖轉運蛋白CDT1和CDT2的共同作用對纖維素酶基因的轉錄進行負調控。在三個葡萄糖苷酶基因敲除突變體(Δ3βG)的基礎上進一步共敲除clp1和cdt2，構建的五基因突變體CPL7在纖維二糖誘導條件下，纖維素酶產量相較于對照菌Δ3βG提高了6.9倍，轉錄組分析表明，CLP1是通過調控纖維寡糖轉運蛋白，尤其是CDT1的表達，從而調節作為誘導物纖維二糖的攝入，進一步來影響纖維素酶的表達。另外，研究發現高產菌株CPL7的纖維素酶誘導機制被全面啟動，包括大量纖維素酶基因、誘導物轉運蛋白以及主要的纖維素酶表達調控因子。

　　該研究得到國家自然科學基金、“973”計劃等項目資助，并申請了相關ZL。相關研究成果發表在Journal of Biological Chemistry 期刊上，中科院博士研究生蔡鵬麗為論文第一作者。