Biotech Biofuel:中科院天津工业所田朝光研究组发表丝状真菌葡萄糖

摘要 : 2017年3月7日，国际生物能源领域主要期刊《Biotechnology for Biofuels》上在线发表了中国科学院天津工业生物所微生物功能基因组田朝光研究员的一篇研究论文，论文从分子水平系统鉴定了粗糙脉孢菌葡萄糖双转运系统的基因元件、生理功能及双系统之间的协同调控，并探讨了其对于粗糙脉孢菌适应植物纤维素腐生环境的意义。

2017年3月7日，国际生物能源领域主要期刊《Biotechnology for Biofuels》上在线发表了中国科学院天津工业生物所微生物功能基因组田朝光研究员的一篇研究论文，论文从分子水平系统鉴定了粗糙脉孢菌葡萄糖双转运系统的基因元件、生理功能及双系统之间的协同调控，并探讨了其对于粗糙脉孢菌适应植物纤维素腐生环境的意义。博士研究生王邦为论文第一作者，田朝光研究员为论文通讯作者。

葡萄糖高/低亲和力双转运系统是微生物应对外界环境营养扰动的一种保守的策略。而感应和转运葡萄糖的过程与纤维素降解真菌表达调控纤维酶密切相关。早在上世纪70 年代就发现，纤维素降解真菌粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)在应对胞外高、低不同浓度的葡萄糖时，分别启用两套对葡萄糖不同亲和力的转运系统：在高浓度葡萄糖条件下，低亲和力葡萄糖转运系统(系统I)持续存在，发挥转运作用;在低浓度葡萄糖或碳饥饿时，高亲和力葡萄糖转运系统(系统II)解抑制表达，转运胞外有限的营养成分。然而，双系统的分子元件及其在各自环境中发挥的功能，尤其在如何影响纤维素酶表达调控方面，目前并不清楚。

研究结果表明，GLT-1具有较高的Km值(18.42 ± 3.38 mM)，而HGT-1/-2分别具有很低的Km参数(16.13 ± 0.95 µM和98.97 ± 22.02 µM)，它们分别是系统I和II的主要元件(见图)。双敲除HGT-1/-2显著提高粗糙脉孢菌纤维素酶的产量约两倍。通过对一系列多突变体的比较分析发现，HGT-1/-2不仅担负着低浓度葡萄糖的转运，而且深刻影响细胞的碳代谢和信号转导的过程;这一过程与碳代谢物阻遏(CCR)、纤维素酶调控因子CLR-1/-2、以及环腺苷酸-蛋白激酶A(cAMP-PKA)途径紧密相连(图1)。点突变HGT-1/-2中一个保守的氨基酸，HGT-1/-2失去了葡萄糖转运的功能，但是依然具有CCR调控的作用，表明其可能是转运-感应双功能蛋白(transceptor)。本研究为真菌葡萄糖转运、感应及纤维素酶表达调控提供了全新的认识。


葡萄糖双转运系统在葡萄糖转运、信号转导及碳代谢物阻遏调控中的工作模式

原文链接：

Identification and characterization of the glucose dual-affinity transport system in Neurospora crassa: pleiotropic roles in nutrient transport, signaling, and carbon catabolite repression

原文摘要:

The glucose dual-affinity transport system (low- and high-affinity) is a conserved strategy used by microorganisms to cope with natural fluctuations in nutrient availability in the environment. The glucose-sensing and uptake processes are believed to be tightly associated with cellulase expression regulation in cellulolytic fungi. However, both the identities and functions of the major molecular components of this evolutionarily conserved system in filamentous fungi remain elusive. Here, we systematically identified and characterized the components of the glucose dual-affinity transport system in the model fungus Neurospora crassa.

DOI: 10.1186/s13068-017-0705-4

作者：田朝光

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