Proteome analysis reveals global response to deletion of mrflbA in Monascus ruber<sup>S</sup>
- 作者
- Qingqing Yan, Zhouwei Zhang, Yishan Yang, Fusheng Chen, Yanchun Shao
- 单位
- College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, P. R. China; Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear Agricultural Technology, Hubei Academy of Agricultural Science, Wuhan 430064, P. R. China
- 杂志
- The Journal of Microbiology（2018）
- DOI
- 10.1007/s12275-018-7425-8
- 所属领域
- 蛋白质组学
- 关键词
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解决的核心问题
阐明红曲霉中推定G蛋白α亚基调控因子mrflbA缺失后，在蛋白质组水平上引发的全局响应及其与菌丝自溶、色素和毒素产量降低等表型之间的关联
研究策略
利用二维凝胶电泳（2-DE）比较野生型与ΔmrflbA菌株的菌丝体蛋白质组，通过MALDI-TOF/TOF质谱鉴定差异蛋白，并结合几丁质酶活性测定、甲萘醌抗性实验和RT-qPCR验证关键表型与基因转录水平
核心内容
本研究通过二维凝胶电泳结合MALDI-TOF/TOF质谱，比较了红曲霉野生型与ΔmrflbA菌株的菌丝体蛋白质组，系统揭示了推定G蛋白α亚基调控因子MrflbA缺失引发的全局蛋白表达变化。结果显示，ΔmrflbA菌株中178个蛋白点显著变化，其中111个上调、67个下调，82个点强度变化达2倍以上，33个蛋白获得高置信度鉴定。关键差异蛋白涉及碳水化合物与能量代谢、氧化应激、菌丝发育及次级代谢等通路：乙酰辅酶A连接酶上调4.4倍、磷酸丙糖异构酶上调4.5倍、线粒体过氧化物还原酶PRX1上调5.6倍，而ATP合酶亚基E下调14.2倍、烯醇化酶下调3.25倍。与蛋白质组变化一致，ΔmrflbA菌株上清液几丁质酶活性升高，对甲萘醌的抗性增强，且色素合成基因pksA、桔霉素合成基因pksCT及转录因子ctnR的转录水平均下调。这些结果在蛋白质水平上证实了MrflbA对红曲霉发育、代谢和次级代谢的全局调控功能，并与其加速菌丝自溶及色素、桔霉素产量降低的表型直接关联，为理解该调控因子在丝状真菌中的多效性作用提供了重要证据。
创新点
首次在蛋白质组水平上系统揭示mrflbA缺失对红曲霉碳水化合物与能量代谢、菌丝发育、氧化应激、蛋白修饰和次级代谢等多条通路的全局影响，为MrflbA介导的调控功能提供了直接蛋白证据
研究对象（16）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Monascus ruber | G蛋白信号转导 | mrflbA | MrflbA（推定FlbA蛋白） | 调控 | G蛋白α亚基推定调控因子，敲除后引起菌丝自溶、色素和桔霉素产量降低 |
| Monascus ruber | 乙酸盐代谢/乙酰辅酶A合成 | — | 乙酰辅酶A连接酶 | 催化 | A07、A09，分别上调4.4和4.2倍 |
| Monascus ruber | 糖酵解 | — | 磷酸丙糖异构酶 | 催化 | A80，上调4.5倍 |
| Monascus ruber | 糖酵解/糖异生 | — | 烯醇化酶 | 催化 | B41，下调3.25倍 |
| Monascus ruber | 糖酵解 | — | 果糖二磷酸醛缩酶 | 催化 | B42，下调3.34倍 |
| Monascus ruber | 电子传递链 | — | NADH-泛醌氧化还原酶39kDa亚基 | 能量供给 | B39，下调约3倍 |
| Monascus ruber | 氧化磷酸化 | — | ATP合酶亚基E | 能量供给 | B53，下调14.2倍 |
| Monascus ruber | 氧化应激 | — | 线粒体过氧化物还原酶PRX1 | 催化 | A79、A84，上调5.6倍及以上 |
| Monascus ruber | 菌丝发育 | — | 肌动蛋白 | 调控 | A31，表达量极大增加 |
| Monascus ruber | 菌丝发育 | — | 延伸因子2 | 调控 | A52，上调3.8倍 |
| Monascus ruber | 细胞壁降解 | — | 几丁质酶 | 催化 | ΔmrflbA菌株上清中活性高于野生型，参与菌丝自溶 |
| Monascus ruber | 次级代谢-色素合成 | pksA | 聚酮合酶PksA | 催化 | 转录水平下调 |
| Monascus ruber | 次级代谢-桔霉素合成 | pksCT | 聚酮合酶PksCT | 催化 | 转录水平下调 |
| Monascus ruber | 次级代谢-桔霉素合成 | ctnR | CtnR转录激活因子 | 调控 | 转录水平下调 |
| Monascus ruber | 次级代谢-色素/桔霉素合成 | ctnG | CtnG（β-碳酸酐酶） | 催化 | 蛋白水平下调 |
| Monascus ruber | 次级代谢-色素合成 | — | 脂肪酸合酶β亚基（Fasβ） | 催化 | 蛋白水平下调，参与色素侧链脂肪酸合成 |
关键发现
- 2-DE分析发现ΔmrflbA菌株中178个蛋白点显著变化（111个上调，67个下调），其中82个点强度≥2.0，33个蛋白获得高置信度鉴定
- 乙酰辅酶A连接酶（A07/A09）分别上调4.4倍和4.2倍，磷酸丙糖异构酶（A80）上调4.5倍，线粒体过氧化物还原酶PRX1（A79/A84）上调5.6倍，肌动蛋白（A31）和cofilin（B61）表达变化极大
- ATP合酶亚基E（B53）下调14.2倍，烯醇化酶（B41）下调3.25倍，果糖二磷酸醛缩酶（B42）下调3.34倍
- ΔmrflbA菌株上清液中几丁质酶活性高于野生型，且对甲萘醌的抑制区直径更小（抗性更强）
- RT-qPCR显示色素合成基因pksA、桔霉素合成基因pksCT及转录因子ctnR的转录水平均下调
研究结论
mrflbA缺失导致红曲霉中多种蛋白质表达水平发生显著改变，这些改变与其加速的菌丝自溶、色素和桔霉素产量降低等表型一致，证明MrflbA在红曲霉中具有全局调控功能，涉及发育、代谢和次级代谢等多个生物学过程