新型调控因子RsdA在真菌次级代谢及发育中的功能研究

Regulatory factors play an important role in the growth, development, and secondary metabolism of fungi, but there are few studies on the discovery and mechanism of new regulatory factors. In this project, we identify a new fungal regulatory factor RsdA which was found in the endophytic fungi Pestalotiopsis fici, and carry out the following studies: (1) revealing the effects of RsdA on the growth and development, especially the spores formation; (2) studying the regulation effects on secondary metabolism; (3) through the analysis of transcriptome with qPCR, we preliminary explain the regulation mechanism of RsdA on secondary metabolism and growth regulatory; (4) through combining with the Chip-Seq experiment, we are trying to find out the RsdA targeted genes. Therefore, from the studies above, we will clarify the regulation mechanism of RsdA in the development and metabolism, and to provide the theoretical basis for the further excavation of new natural products and the mechanism of the growth and development of fungi.

调控因子在真菌生长发育及次级代谢中起着至关重要的作用，但新的调控因子的发现及机制研究还比较少。本研究以从无花果拟盘多毛孢中发现的新真菌调控因子RsdA为研究对象，开展以下研究：（1）阐明RsdA对无花果拟盘多毛孢发育尤其是产孢的影响；（2）考察RsdA对次级代谢产物产生的调控作用；（3）通过转录组结合qPCR，阐明RsdA对无花果拟盘多毛孢次级代谢及生长发育的调控网络；（4）结合Chip-Seq等实验，对RsdA调控的靶基因进行确定，从而初步阐明RsdA在真菌发育和代谢中的调控机制。为深入挖掘新天然产物和揭示生真菌长发育机制提供理论依据。

真菌次级代谢和生长发育过程紧密相关，该过程受到包括转录、转录后及翻译水平调控等严格复杂的高级调控网络控制，调控因子的功能及其作用机制的研究对真菌代谢调控及生长发育和揭示代谢小分子的生理生态功能以及发现新的活性次级代谢产物均有重要的意义。.本项目对无花果拟盘多毛孢（Pestalotiopsis fici）进行了基因组范围的筛选和遗传敲除，发现了一个新的调控因子RsdA，并研究了其对该菌次级代谢和生长发育、孢子形成及黑色素形成途径的影响机制和作用靶点，取得了以下重要研究结果：.（1）RsdA的缺失使该菌次级代谢图谱显著改变，并严重影响该菌生长和孢子发育和孢子。转录组分析表明突变株基因组内37.55%的基因表达量显著改变，大部分孢子发育相关基因和调控因子的表达量表现为下调，次级代谢产物合成基因簇的骨架基因中21个的表达量明显上调或下调。.（2）DHN-黑色素的生物合成由聚酮合酶PfmaE直接控制，而黑色素大量累积是rsdA缺失突变株主要的表型变化之一。与∆rsdA相比，∆rsdA∆pfmaE仅黑色素不再累积，且孢子发育基因、调控因子和次级代谢产物合成基因的表达量变化趋势都与∆rsdA相同，表明RsdA对黑色素的生物合成发挥负调控功能，RsdA对无性发育和代谢的调控不依赖于黑色素途径。.（3）利用蛋白质体外结合实验和蛋白质谱技术研究了RsdA的作用靶点进行了研究，发现RsdA调控涉及核糖体和RNA降解通路，功能涉及mRNA前体剪接、翻译过程、肽的生物合成和代谢、核糖体结构组分等蛋白。表明RsdA主要通过调控胞内的转录和翻译进而调控了P. fici的生长发育和次级代谢，而RsdA对pfmaE的调控需通过PfmaH的功能才能实现，PfmaH正调控DHN-黑色素的生物合成，而 ∆rsdA∆pfmaH双突变菌株的表型和基因表达水平变化更多依赖于RsdA的功能缺失。.本研究发现RsdA主要通过蛋白互作来调控胞内的转录和翻译过程，从而实现对真菌发育和代谢的全局调控，进而通过全局调控因子激活沉默基因簇以产生新的次级代谢产物，体现了利用调控因子策略对真菌次级代谢产物挖掘的实用性和对真菌次级代谢结构多样性开发的重要意义。