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巴里大学团队鉴定了炭黑曲霉中bZIP转录因子在OTA基因簇中的作用

来源:毒理学领域知名期刊《Toxins》(IF=4.546)发布时间:2021-09-29

真菌毒素形成和调控机制


炭黑曲霉OTA基因簇内bZIP转录因子的功能作用

Functional Role of Aspergillus carbonarius AcOTAbZIP Gene, a bZIP Transcription Factor within the OTA Gene Cluster

 
摘要:炭黑曲霉(Aspergillus carbonarius)是葡萄中赭曲霉毒素A(ochratoxin A, OTA)主要产生菌, 广泛存在于许多国家和地区的葡萄及其制品中, 是造成葡萄酒中OTA污染的主要来源。  bZIP(AcOTAbZIP) 是存在于OTA基因簇中的转录因子,该实验构建了一个炭黑曲霉∆AcOTAbZIP菌株以研究其功能作用。
      实验结果表明AcOTAbZIP基因通过调节相关基因直接参与OTA合成,OTA合成能力的缺失并不影响炭黑曲霉的生长发育,且不产OTA的炭黑曲霉也具有致病性。
       巴里大学 (University of Bari Aldo Moro) 的土壤、植物和食品科学系研究团队通过研究∆AcOTAbZIP菌株中OTA基因簇的变化以及该菌株在营养生长、孢子形成和对葡萄的致病性方面与野生型菌株的差异来鉴定bZIP转录因子的功能作用,并在期刊《Toxins》(IF=4.546)发表了相关的研究论文。
 
关键词:炭黑曲霉;OTA合成;bZIP转录因子;基因敲除;基因表达;致病性;次级代谢产物

 
内容:炭黑曲霉中OTA基因簇包括聚酮化合物合酶(AcOTApks)、非核糖体肽合酶(AcOTAnrps)、卤化酶 (AcOTAhal)基因、细胞色素P450单加氧酶 (AcOTAp450) 和bZIP转录因子 (AcOTAbZIP),被证明直接参与OTA合成。
       在研究中,该团队敲除了炭黑曲霉的AcOTAbZIP基因,并与野生型 (WT) 进行了产OTA、营养生长、孢子形成和人工接种葡萄定植的比较。还进行了OTA中间体的化学分析和基因表达研究,以评估AcOTAbZIP在炭黑曲霉OTA合成途径中的作用。
       通过表型观察,ΔAcOTAbZIP突变体与WT菌株相比其体外生长、孢子形成以及对葡萄的致病性没有统计学上的差异 (表1, 图1)。
       通过高效液相色谱 (HPLC) 分析,在PDA培养基上生长7天后,与WT相比,ΔAcOTAbZIP菌株不产OTA (图2a)。
       还通过高效液相色谱并联高分辨质谱 (HPLC-HRMS) 分析了从长有WT和∆AcOTAbZIP的PDA提取物中是否存在苯基丙氨酸 (Phe)、7-甲基蜂蜜曲霉素(7-MM)、赭曲霉毒素 β (OTβ)、赭曲霉毒素B (OTB)和OTA (图2b)。
       通过实时荧光定量PCR (RT-qPCR) 进行了基因表达研究,结果表明在OTA诱导生长4天后,ΔAcOTAbZIP菌株 (p≤0.05) 中OTA合成基因 (AcOTApksAcOTAnrpsAcOTAP450AcOTAhal) 与WT相比表达量显着下调 (图2c),验证了AcOTAbZIP对OTA合成基因具有调控功能。


表1 野生型 (WT) 和突变株 (ΔAcOTAbZIP) 的表型特征
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图1 WT和ΔAcOTAbZIP菌株在意大利葡萄中的接种情况


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图2 OTA及其相关化合物的化学分析及在WT和ΔAcOTAbZIP中的基因表达
 


Gerin D, Garrapa F, Ballester AR, et al. Functional Role of Aspergillus carbonarius AcOTAbZIP Gene, a bZIP Transcription Factor within the OTA Gene Cluster. Toxins. 2021 Feb;13(2). DOI: 10.3390/toxins13020111. PMID: 33540740; PMCID: PMC7913050.


全文链接:https://doi.org/10.3390/toxins13020111    


文稿:黎铭轩        编辑:上官国莲          审核:马艳玲