斜卧青霉PrtT的调控机制研究及其对纤维素酶生产的影响

【作者】 陈玲； 张磊； 邹根； 严兴； 张珺； 马良； 曲音波； 王成树； 周志华；

【机构】 中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所合成生物学重点实验室； 山东大学生命科学学院微生物技术国家重点实验室； 中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所昆虫发育及进化生物学重点实验室；

【摘要】 一些丝状真菌由于具有相对均衡的纤维素酶酶系,在生产纤维素酶方面受到广泛的关注。然而蛋白酶的存在会在一定程度上降低纤维素酶的产量。PrtT是首次在曲霉属中报道的转录调控因子,它具有真菌特异性的GAL4类似的Zn（Ⅱ）₂Cys₆双核DNA结合结构域,同时调控多种胞外蛋白酶的表达。本研究通过同源重组的方法敲除了斜卧青霉114-2中PrtT的同源基因,获得了突变菌株△prtT,验证了PrtT的功能。同时发现在纤维素酶诱导条件下,△prtT菌株的胞外纤维素酶活性在发酵后期相对于野生型有显著提高。体外孵育实验发现114-2来源的胞外蛋白酶无论对斜卧青霉本身的纤维素酶或者其他丝状真菌（里氏木霉）来源的纤维素酶都具有降解能力,敲除PrtT显著减弱了胞外纤维素酶的降解。当酪蛋白作为唯一碳源时,利用RNA-seq方法监测野生型114-2和△prtT菌株中基因表达丰度的差异,发现在△prtT菌株中12个蛋白酶基因下调的同时,包括纤维素酶和淀粉酶这些参与碳水化合物代谢的基因以及参与小分子营养物质运输的MFS家族转运蛋白基因都有显著上调。进一步结合Real-time PCR实验,验证了敲除PrtT后,菌株由于不能有效的利用酪蛋白,细胞处于营养饥饿的压力下,进一步促进了纤维素酶和淀粉酶的表达。这说明敲除PrtT,不仅可以降低纤维素酶在合成分泌及保存过程中的降解,而且可以间接提高胞外纤维素酶的合成水平,在构建高产纤维素酶的工程菌株中有着重要意义。更多还原