近日，广东省农业科学院基因中心科研团队在国际权威期刊Journal of Hazardous Materials（中科院一区TOP, IF=12.2）在线发表了题为“An fusaric acid-based CRISPR library screen identifies MDH2 as a broad-spectrum regulator of Fusarium toxin-induced cell death”的研究论文，该研究首次揭示了MDH2作为多种镰孢菌毒素引起细胞毒性作用的广谱调控因子的角色。基因中心是这篇论文的第一完成单位，联合培养研究生施炜涛、蔬菜所姚春鹏副研究员、刘文华副研究员为论文的共同第一作者，张晓爱副研究员和魏文康研究员则为论文的共同通讯作者。镰孢菌酸（Fusaric Acid, FA）是由诸如尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）和禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）等多种镰刀菌产生的关键毒性物质，这些物质不仅会导致作物的枯萎、根部腐烂和茎部腐烂，还会广泛污染农产品和储存的饲料，对人类和动植物健康构成潜在威胁。FA能够与其他镰刀菌毒素如脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Deoxynivalenol, DON）、T-2毒素（T-2 Toxin）和伏马菌素B1（Fumonisin B1, FB1）协同作用，增加这些毒素的危害性。因此，针对FA及其协同作用的研究成为了该团队的重点关注领域。在这项研究中，研究团队运用了全基因组CRISPR-Cas9基因敲除库技术，成功筛选出了与FA诱导细胞毒性效应相关的几个重要基因和信号途径。进一步通过单一基因敲除实验验证，确认了苹果酸脱氢酶2（Malate Dehydrogenase 2, MDH2）和丙酮酸脱氢酶E1β亚基（Pyruvate Dehydrogenase E1β subunit, PDHB）是造成FA诱导细胞死亡的关键蛋白质。实验表明，MDH2和PDHB的缺失可以减轻FA导致的细胞死亡、活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）的生成以及caspase-3和HIF-1α的表达量。值得注意的是，流式细胞术分析显示，仅MDH2的缺失而非PDHB的缺失，能够显著降低DON、ZEA、T-2和FB1等不同镰刀菌毒素诱导的细胞凋亡和ROS积累。同时，使用MDH2的特异性抑制剂LW6也能有效降低这些毒素的毒性效果。这项研究首次明确了MDH2是多种镰刀菌毒素（包括FA、DON、ZEA、T-2和FB1）诱导细胞死亡和氧化应激反应的共同调节因子，为开发针对镰刀菌毒素的广谱防控措施提供了新视角，并为利用基因编辑技术进行抗病育种提供了宝贵的基因资源。该研究得到国家自然科学基金、猪禽种业全国重点实验室项目和华南应用微生物学国家重点实验室项目和GDAAS协同创新中心项目的支持。![]()
MDH2是镰刀菌毒素诱导细胞毒性的广谱调控因子
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389424025160
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