Fusarium Tri8 Encodes a Trichothecene C-3 Esterase
- 作者
- Susan P. McCormick, Nancy J. Alexander
- 单位
- Mycotoxin Research Unit, USDA/ARS, National Center for Agricultural Utilization Research, Peoria, Illinois 61604-3902
- 杂志
- Applied and Environmental Microbiology（2002）
- DOI
- 10.1128/AEM.68.6.2959-2964.2002
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
确定Tri8基因在单端孢霉烯生物合成中的具体功能。
研究策略
通过基因破坏、异源表达、全细胞饲喂和无细胞提取物酶学分析等手段鉴定Tri8的功能。
核心内容
该研究通过基因破坏、异源表达及酶学分析，明确了镰刀菌Tri8基因在单端孢霉烯生物合成中的功能。在禾谷镰刀菌Z3639中破坏Tri8后，突变株不再产生15-乙酰脱氧雪腐镰刀菌烯醇，转而积累3,15-二乙酰脱氧雪腐镰刀菌烯醇（290 mg）和卡隆奈丁（185 mg）；在拟枝孢镰刀菌NRRL3299中则积累多种3-乙酰化中间产物，证实Tri8负责去除C-3位乙酰基保护基。酵母中共表达Tri8与Tri12后，5种底物在24小时内完全转化为C-3羟基类似物，而结构不同的15-脱卡隆奈丁转化率仅5%，表明TRI8具有底物特异性。野生型细胞提取物能快速去乙酰化多数底物，但对异毛地黄素等几乎无活性。该工作首次证明Tri8编码C-3酯酶，催化单端孢霉烯生物合成最后一步脱乙酰反应，该基因可能作为毒性因子发挥作用。
创新点
首次证明Tri8编码C-3位酯酶，负责去除单端孢霉烯生物合成中的C-3乙酰基保护基团。
研究对象（7）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Fusarium graminearum Z3639 | 单端孢霉烯生物合成 | Tri8 | TRI8 | 催化 | C-3酯酶，破坏后积累C-3乙酰化单端孢霉烯 |
| Fusarium sporotrichioides NRRL3299 | 单端孢霉烯生物合成 | Tri8 | TRI8 | 催化 | C-3酯酶，破坏后积累3-乙酰T-2毒素等 |
| Saccharomyces cerevisiae | 单端孢霉烯生物合成 | Tri8 | TRI8 | 催化 | 与Tri12共表达，能去除多种C-3乙酰化底物 |
| Saccharomyces cerevisiae | 单端孢霉烯生物合成 | Tri12 | TRI12 | 转运 | 单端孢霉烯外排泵，提高异源表达转化效率 |
| Fusarium sporotrichioides | 单端孢霉烯生物合成 | Tri101 | TRI101 | 催化 | C-3乙酰转移酶，自我保护和抗性因子 |
| Fusarium | 单端孢霉烯生物合成 | Tri6 | TRI6 | 调控 | 锌指转录因子，调控生物合成基因 |
| Fusarium | 单端孢霉烯生物合成 | Tri10 | TRI10 | 调控 | 调控孢子产生和基因表达 |
关键发现
- 禾谷镰刀菌Z3639的Tri8破坏突变株不再产生15-乙酰脱氧雪腐镰刀菌烯醇，而是积累3,15-二乙酰脱氧雪腐镰刀菌烯醇、卡隆奈丁和7,8-二羟基卡隆奈丁
- 从大米培养物中分离得到卡隆奈丁185 mg和3,15-二乙酰DON 290 mg。拟枝孢镰刀菌NRRL3299的Tri8突变株积累3-乙酰T-2毒素（780 mg）、3,4,15-三乙酰茄病镰刀菌烯醇（570 mg）、3-乙酰丁酰新茄病镰刀菌烯醇（27 mg）、3-乙酰丙酰新茄病镰刀菌烯醇（30 mg）和3-乙酰新茄病镰刀菌烯醇（95 mg）。在酵母中共表达Tri8和Tri12后，3,8-二乙酰新茄病镰刀菌烯醇、3,4,15-三乙酰茄病镰刀菌烯醇、卡隆奈丁、3-乙酰T-2毒素和三乙酰DON等5种底物在24小时内完全转化为C-3羟基类似物，而15-脱卡隆奈丁和异毛地黄素在3天后转化率分别仅为5%和15%。野生型F. sporotrichioides细胞提取物可快速去乙酰化多种底物，而异毛地黄素和15-脱卡隆奈丁在4小时内几乎不被代谢。野生型F. graminearum 7天培养物pH为3.6，Tri8突变株为3.3。
研究结论
Tri8编码一种酯酶，负责在单端孢霉烯生物合成最后一步去除C-3乙酰基，该基因可能是毒性因子。