中南林业科技大学在Nature旗下期刊发表论文，揭示食药用大型真菌灵芝三萜生物合成新机制

学术 2024-11-14 19:10 北京

灵芝（Ganoderma lingzhi）是传统名贵食药用大型真菌，三萜类次级代谢物是灵芝的关键药效成分；热胁迫是最重要的环境非生物胁迫之一，可显著提高灵芝三萜的生物合成。研究生物体如何感知温度并将这些信息整合到细胞的新陈代谢中，对于理解生物体如何适应气候变化以及将这些知识应用于分子育种中非常重要。

中南林业科技大学微生物生理代谢与绿色发酵团队，基于前期已发现的磷脂酶D（PLD）介导脂信号分子磷脂酸（PA）参与调控热诱导灵芝三萜生物合成（Liu YN, et al., Environmental Microbiology, 2017），以及已揭示的转录因子SREBP调控灵芝三萜生物合成的分子机制（Liu YN, et al., Communications Biology, 2023），进一步阐明了PLD介导的PA通过直接激活mTOR蛋白，进而促进SREBP激活三萜合成靶基因转录，从而调控热诱导的灵芝三萜合成的信号转导通路。成果以“Phosphatidic acid directly activates mTOR and then regulates SREBP to promote ganoderic acid biosynthesis under heat stress in Ganoderma lingzhi”为题，发表在Nature旗下生物学综合期刊《Communications Biology》（生物学一区、Top期刊）。刘勇男副教授为论文第一作者和通讯作者，刘高强教授为通讯作者。

主要结果和图表:

研究采用PA-beads串联LC-MS/MS技术，鉴定了灵芝细胞中PA互作蛋白；进一步采用GST-pull down和免疫共沉淀串联脂质组学，证明PA分子，特别是34:0-PA，34:1-PA，34:2-PA，36:2-PA和36:3-PA，可与mTOR蛋白的FRB结构域在胞内和胞外互作。

▲图 PA与mTOR蛋白互作鉴定

通过构建基因突变体，运用WB，EMSA和靶向三萜代谢组等技术，发现沉默PLD，mTOR和SREBP抑制了热诱导的灵芝三萜代谢物，添加mTOR抑制剂Rapa和PLD抑制剂1-but对SREBP沉默菌株的三萜合成没有影响。并且沉默SREBP不能抑制mTOR活性，但SREBP沉默菌株中的mTOR活性可以被mTOR抑制剂Rapa和PLD抑制剂1-but去除。

▲图 SREBP位于PLD和mTOR蛋白下游调控热诱导灵芝三萜合成

综上，本研究阐明了PLD介导的PA通过与mTOR互作并激活mTOR活性，进而促进转录因子SREBP激活三萜合成靶基因转录，从而调控灵芝三萜合成的信号转导通路。

▲图模式图展示PLD、PA、mTOR和SREBP调控热诱导灵芝三萜生物合成的分子机制

该研究工作得到了国家自然科学基金（31900027和32471816）等项目资助。

全文链接：https://rdcu.be/dZ89M

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