戴帽蛋白调节禾谷镰刀菌的发育，DON-毒素体形成和毒力

来源：植物科学最前沿

导读：脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）是禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）产生的一种重要的单端孢霉烯霉菌毒素。DON在毒素体结构中合成。然而，关于毒素体形成的机理和毒素体的成分尚未完全了解。本研究确定了毒素体两个新的组分，肌动蛋白戴帽蛋白（CAPs）FgCapA和FgCapB。这两个CAPs在禾谷镰刀菌中形成异源二聚体，并且能够与FgMyo1和Tri1互作。肌动蛋白CAPs与毒素体的形成有关，对禾谷镰刀菌的生长发育和毒力起关键作用。

正文：毒素体被认为是禾谷镰刀菌中DON生物合成的主要结构，而参与毒素体形成的蛋白质还不是很清楚。DON生物合成酶（例如Tri1，Tri4和I类肌球蛋白FgMyo1）是毒素体的主要成分之一。为了鉴定与毒素形成有关的其他蛋白质，作者先前使用Tri1和FgMyo1作为诱饵进行了亲和捕获质谱（AC-MS）分析，筛选到两个编码与真菌F-肌动蛋白CAP亚基同源的蛋白 FgCapA和 FgCapB，进一步通过免疫共沉淀（Co-IP），共定位和双分子荧光互补（BiFC）实验都证明了这两个CAPs在禾谷镰刀菌中与FgMyo1和Tri1相互作用（图1）。进一步的研究发现FgCapA和 FgCapB在禾谷镰刀菌中形成异源二聚体。图1 FgCapA与FgMyoI和Tri1相互作用。CAPs结合在肌动蛋白丝的末端，并在调节肌动蛋白亚基的添加和解离中起关键作用。为明确禾谷镰刀菌中的FgCAPs是否也有相似的功能，作者首先通过共定位研究证实FgCapA-GFP或FgCapB-GFP和肌动蛋白Lifeact-RFP共定位，特别是在菌丝尖端的细胞中。Co-IP实验也进一步确认了禾谷镰刀菌中FgCAPs与肌动蛋白相互作用。ΔFgcapA，ΔFgcapB缺失突变体和ΔΔFgcapA/B双敲突变体的菌丝中形成的肌动蛋白丝和野生型相比明显减少和变短。这说明了FgCapA和FgCapB与肌动蛋白相互作用并参与禾谷镰刀菌的肌动蛋白组装。

结果：对FgCAPs的功能研究发现：ΔFgcapA和ΔFgcapB与野生型PH-1相比，CAPs突变体菌丝生长，产孢及其孢子形态和有性生殖均有缺陷。此外，FgCaps蛋白对禾谷镰刀菌的内吞作用非常重要。进一步的研究发现F-肌动蛋白戴帽基序对于FgCapA的功能是必需的，但对于禾谷镰孢中的FgCapB不是必需的。FgCAPs缺失突变体破坏了毒素体的形成和DON的产生，并显著降低了病原菌的致病性（图2）。图2 戴帽蛋白基因缺失突变体降低了毒素体的形成，DON产生和对植物的毒力。

结论：综上，FgCAPs对于禾谷镰刀菌毒素体的形成，DON产生和毒力非常重要。