Ppt1在丝状真菌的发育和分化中具有独特的作用

作者：刘胜伟 北京市朝阳区团结湖社区卫生服务中心

蛋白磷酸酶基因MaPpt1作为微循环分生孢子的程序和UV-B耐受性的负调控因子
摘要丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶Ppt1（酵母）参与了信号转导介导的生长和分化、DNA损伤/修复、细胞周期进程和热休克反应。然而，我们对Ppt1/PP5在丝状真菌中的功能知之甚少。本研究在昆虫病原真菌绿僵菌中对Ppt1基因MaPpt1进行了鉴定。MaPpt1蛋白具有一个三串联的四肽重复序列（TPR）结构域和一个肽基-脯氨酸顺反异构酶样（PP2Ac）结构域。利用MaPpt1：：eGFP融合蛋白进行亚细胞定位，发现MaPpt1定位于孢子的细胞质中，但聚集在生长菌丝的隔部。青藤中MaPpt1的靶向基因失活导致正常气生孢子意外地向微循环分生孢子重编程。虽然总体营养生长不受影响，但在MaPpt1中发现分生孢子产量显著增加。ΔMaPpt1的应激反应表型和毒力基本不受影响。与野生型相比，MaPpt1表现出更高的紫外线耐受性。数字基因表达数据显示，MaPpt1介导了参与分生孢子、极化生长、细胞周期、细胞增殖、DNA复制和修复以及一些重要信号通路的基因的转录。这些数据表明Ppt1在丝状真菌的发育和分化中具有独特的作用。
关键词蛋白磷酸酶Ppt1。绿僵菌。耐紫外线性
在广泛的蛋白质中，丝氨酸和苏氨酸残基的磷酸化/去磷酸化的竞争状态介导了多种多样的，有时是必要的细胞过程，并依赖于蛋白激酶和磷酸酶的活性。在真核生物中，磷酸化蛋白磷酸酶（PPP）家族成员是进化上高度保守的蛋白，可分为几个亚家族，包括PP1、PP2A、PP2B、PP4、PP5、PP6和PP7。其中，PP5亚家族在整个真核生物中包含一个单一成员，结构上具有其他PPP家族没有发现的两个结构域：一个是肽基脯氨酸顺反异构酶样（PP2Ac）结构域，另一个是三串联四肽重复序列（TPR）结构域，在n端作为蛋白-蛋白相互作用基序。PP5首次在哺乳动物中被发现系统已被证明在几乎所有哺乳动物组织中都有表达，在大脑中高水平表达。PP5的功能包括影响细胞对DNA损伤、热休克和渗透平衡的反应，参与细胞增殖和迁移、凋亡和存活。
关于酵母/真菌PP5/Ppt1同源物知之甚少。在粗脉孢菌中，Ppt1的表达在分生孢子中被诱导，但在分生孢子萌发过程中被抑。在酿酒酵母中，Ppt1的靶向基因失活在各种胁迫条件下只导致有限的表型，表明其非必要的作用。酵母Ppt1已被证明可以调节热休克蛋白90（HSP90），一个重要的分子伴侣，和其他PPP酶，定位在细胞核和细胞质和表现出一个活动类似于人类PP5尽管Ppt1和PP5之间的c末端功能差异，然而，相比之下，米曲霉中Ppt1同源物的三串联TPR结构域没有显示出自抑制活性，因为其活性并没有通过添加脂质而增强。在白色念珠菌中，CaPpt1的缺失对菌丝形成、细胞对基因毒素、甲基甲烷磺酸盐和羟基脲的反应或DNA损伤反应途径的激活影响不大，但导致对紫外线照射、钙荧光白和盐胁迫的敏感性增加。这些结果表明，Ppt1同源物的功能在真菌中是高度分化的。
昆虫病原真菌是害虫的重要生物防治剂。无性产生的真菌分生孢子通常负责在合适的宿主的角质层上引发感染，在那里分生孢子附着并萌发以进行菌丝扩张，以激活最终允许病原体穿透宿主外骨骼的途径。应激反应已被证明是成功使用这些真菌的关键，而增强抗性和/或增加毒性的方法也取得了一些成功。迄今为止，人们对丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶在昆虫病原真菌中的作用知之甚少。昆虫致病真菌棘螨是一种棘螨特异性病原体，可根据环境条件下产生多种类型的孢子结构。气生分生孢子是最常见的孢子形式，在大多数标准的真菌学培养基和宿主尸体上产生。微循环分生孢子只在不利的环境条件下产生。在本研究中，一个单拷贝PPase基因Ϡ1被发现作为无性发育和/或细胞分化的调节因子。MaPpt1的缺失导致正常气生分生孢子重编程为微循环分生孢子，从而使分生孢子产量显著增加，但对营养生长影响不大。