黄曲霉中SUMO化修饰对黄曲霉毒素B1生物合成过程的影响及其机制

Aflatoxin contamination has become a serious threat to human health, food safety and agricultural trade. It should be the key point to clarify the mechanism of the regulation on aflatoxin biosynthesis. Aflatoxin biosynthesis was documented to be a complicate process, our preliminary results showed that deletion of AfsumO could significantly reduce AFB1 biosynthesis in Aspergillus flavus. In order to further investigate the molecular mechanism of sumoylation regulating AFB1 production, this study is going to knock out the SUMO-specific protease gene AfulpA and analyze the effects of desumoylaiton on aflatoxin biosysthesis. Then we will try to obtain the potential substrates for SUMO by TAP+LC-ESI-MS/MS and software prediction, and verify several candidates. Therefore, this study will not only firstly reveal the sumoylation is involved in the AFB1 producing, but could also promise to provide new method for control the AFB1 contamination.

阐明黄曲霉毒素生物合成机制是解决其危害的关键，但之前并未见SUMO化修饰介入黄曲霉毒素生物合成的报道。本项目申请人前期研究结果发现黄曲霉存在SUMO化修饰，并与黄曲霉毒素AFB1生物合成相关。为了深入研究SUMO化修饰对AFB1合成的调控机制，本研究拟敲除黄曲霉SUMO水解酶基因AfulpA以抑制去SUMO化，结合前期数据分析SUMO化修饰对AFB1合成的影响；利用TAP+LC-ESI-MS/MS在全蛋白组中筛选潜在的与AFB1合成相关的SUMO化修饰蛋白，同时利用软件在已知的AFB1合成关键因子中预测可能发生SUMO化修饰的因子；综合分析，挑取关键因子进行验证，从分子水平探讨SUMO化修饰对AFB1合成的影响及机制。预期结果将从新角度探讨黄曲霉毒素生物合成调控机制，为控制黄曲霉毒素污染提供新思路，同时也将为深化黄曲霉乃至曲霉属SUMSUMO化修饰的研究提供基础资料和技术示范。

阐明黄曲霉毒素生物合成的调控机制是解决其危害的关键，蛋白质翻译后修饰SUMO化修饰参与黄曲霉毒素生物合成的调控机制还不清楚。本研究确定了黄曲霉中完整的SUMO化修饰循环对AFB1生物合成具有调控作用，sumO基因的缺失使AFB1的生物合成量降低，而去SUMO化酶编码基因ulpC缺失则会提高AFB1的产量。本研究利用TAP+LC-ESI-MS/MS获得了参与AFB1生物合成调控的SUMO结合蛋白组数据，鉴定到37个能够定量的SUMO化靶标蛋白；同时在黄曲霉中建立了细胞内生物素化自动标记方法，应用该方法标记并纯化黄曲霉SumO结合蛋白进行质谱鉴定，初步得到400多个靶标蛋白。结合软件分析筛选SUMO蛋白组鉴定结果，挑取10个候选靶标蛋白进行了后续点突变及产毒分析验证，说明SUMO化修饰参与黄曲霉产孢、菌核形成及AFB1的生物合成等多个生物学功能。另一方面，通过软件分析预测已报道的8个AFB1生物合成相关因子的SUMO化位点并进行点突变和表型分析。本研究从分子水平探讨SUMO化修饰对AFB1合成的影响及机制，为控制黄曲霉毒素污染提供新思路。