天津工生所揭示丝状真菌纤维素酶诱导表达信号传导途径

　　在以生物质为原料生产生物乙醇和生物化学品过程中，木质纤维素的降解是一个重要步骤。而木质纤维素降解菌，例如丝状真菌如何感应和代谢固体纤维素和半纤维素仍然没有被清楚解析。近年来，模式生物粗糙脉孢菌成为研究纤维素降解及产酶机理的新系统。2010年Science期刊报道了中国科学院天津工业生物技术研究所田朝光研究组参与发现的粗糙脉孢菌纤维寡糖转运蛋白CDT1和CDT2在纤维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组以粗糙脉孢菌为对象，继续对纤维寡糖诱导纤维素酶信号传导途径进行研究。通过构建系列多基因组合敲除菌株，对其纤维素酶基因表达和纤维寡糖转运能力进行分析，并通过转录组测序等手段对相关基因功能进行了研究，发现一个参与纤维素酶诱导表达信号传导途径的新元件——CLP1蛋白，该蛋白与CDT2相比具有较高的同源性，但其不参加纤维寡糖的转运。在纤维素以及纤维二糖诱导条件下，CLP1通过与纤维寡糖转运蛋白CDT1和CDT2的共同作用对纤维素酶基因的转录进行负调控。在三个葡萄糖苷酶基因敲除突变体(Δ3βG)的基础上进一步共敲除clp1和cdt2，构建的五基因突变体CPL7在纤维二糖诱导条件下，纤维素酶产量相较于对照菌Δ3βG提高了6.9倍，转录组分析表明，CLP1是通过调控纤维寡糖转运蛋白，尤其是CDT1的表达，从而调节作为诱导物纤维二糖的摄入，进一步来影响纤维素酶的表达。另外，研究发现高产菌株CPL7的纤维素酶诱导机制被全面启动，包括大量纤维素酶基因、诱导物转运蛋白以及主要的纤维素酶表达调控因子。

　　该研究得到国家自然科学基金、“973”计划等项目资助，并申请了相关ZL。相关研究成果发表在Journal of Biological Chemistry 期刊上，中科院博士研究生蔡鹏丽为论文第一作者。

在2%纤维二糖培养基中各多基因突变体的纤维二糖消耗（A）和三个多基因突变体（Δ3βG、CPL4：Δ3βGΔclp1和CPL7：Δ3βGΔcdt2Δclp1）中cdt1、cdt2 以及clp1基因的表达水平分析（B）