3月28日，國際期刊Communications Biology在線發(fā)表了中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心周志華研究組題為“The protein methyltransferase TrSAM inhibits cellulase gene expression by interacting with the negative regulator ACE1 in Trichoderma reesei”的研究論文。該研究報道了絲狀真菌里氏木霉中蛋白質甲基轉移酶TrSAM通過與轉錄因子ACE1發(fā)生互作而抑制蛋白質表達的新機制。

絲狀真菌里氏木霉（Trichoderma reesei）憑借其高效的蛋白質合成與表達能力成為生產(chǎn)纖維素酶的重要工業(yè)菌株。里氏木霉內(nèi)源蛋白的表達與合成受到復雜的調控，目前對于這一調控機制的研究主要集中于能夠直接激活或抑制纖維素酶基因表達的轉錄因子。而關于非組蛋白甲基轉移酶在內(nèi)源蛋白的表達與分泌過程中是否具有調控作用還是未被解析。另外，轉錄因子上游的調控開關以及誘導碳源的響應機制等，也是整個纖維素酶調控網(wǎng)絡中尚待闡明的部分。

該研究發(fā)現(xiàn)蛋白質甲基轉移酶TrSAM的敲除促進纖維素酶的表達與合成，并且可以與轉錄抑制因子ACE1發(fā)生相互作用。與誘導產(chǎn)酶條件相比，在葡萄糖抑制條件下TrSAM與ACE1的相互作用更強。將ACE1中潛在的精氨酸甲基化位點突變?yōu)楣劝滨０罚?/span>R383Q）之后，二者的相互作用則顯著減弱。說明蛋白質甲基轉移酶TrSAM通過與ACE1的R383位點發(fā)生相互作用，間接調控纖維素酶的轉錄與表達。R383Q的突變也顯著削弱了ACE1的DNA結合能力，使其與另一個轉錄激活因子XYR1的競爭能力減弱，導致碳代謝阻遏的部分解除。該研究的結果說明在葡萄糖引起的碳代謝阻遏條件下，蛋白質甲基轉移酶TrSAM通過與轉錄抑制因子ACE1的R383位點發(fā)生相互作用，提高了ACE1與DNA結合的能力，使其與轉錄激活因子XYR1競爭性地結合到下游纖維素酶基因的啟動子上，發(fā)揮轉錄抑制作用。該研究揭示了里氏木霉中蛋白質甲轉移酶調控纖維素酶表達的全新機制，完善了碳代謝阻遏條件下纖維素酶表達被抑制的調控網(wǎng)絡。研究結果為改造里氏木霉蛋白質表達底盤菌株提供了新思路。

中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心博士后朱志華與上海市農(nóng)業(yè)科學院食用菌研究所鄒根研究員為共同第一作者。中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心博士畢業(yè)生柴順星，博士生肖美麗和王引梅及團隊成員王平平副研究員參與了部分研究，周志華研究員為通訊作者。該項研究得到了國家科技部重點專項和國家自然科學基金等項目的資助。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s42003-024-06072-1

圖1. 碳代謝阻遏過程中TrSAM介導的調控機制示意圖