Mutation of LRG1 Rho-GAP 基因：揭开真菌发酵生产之谜，助力可持续蛋白生产

《Fungal Biology and Biotechnology》：Mutation of the LRG1 Rho-GAP gene is responsible for the hyper branching C-variant phenotype in the quorn mycoprotein fungus Fusarium venenatum A3/5

　　

在全球对可持续蛋白质需求与日俱增的当下，一种名为 Quorn 真菌蛋白的物质脱颖而出。它由丝状真菌镰刀菌（Fusarium venenatum）发酵而来，凭借着环保、可持续的特性，在替代蛋白市场中占据了一席之地。想象一下，通过大规模发酵，这种真菌能产生大量富含蛋白质的菌丝体，为人们提供美味又健康的肉类替代品，这是多么令人兴奋的事情。

然而，在实际生产过程中，一个棘手的问题却让生产商们头疼不已。在每一次的发酵过程中，总会出现一些奇怪的突变菌株，它们被称为殖民变体（colonial variants，简称 C - 变体）。这些 C - 变体就像是发酵罐里的 “捣蛋鬼”，它们有着高度分支的形态，会让最终产品的口感和质地大打折扣，严重影响了产品质量。不仅如此，它们还会在发酵过程中迅速繁殖，逐渐取代野生型菌株，导致发酵过程不得不提前终止，大大降低了生产效率。

面对这个难题，来自 NIAB（英国国家农业植物学研究所）等机构的研究人员决心揭开 C - 变体的神秘面纱，找出其背后的遗传秘密。他们深知，只有搞清楚这些突变的原因，才能找到有效的解决办法，实现更高效、可持续的 Quorn 真菌蛋白生产。

为了达成这一目标，研究人员开展了一系列深入的研究。他们首先从商业发酵样本中分离出 C - 变体和野生型菌株，并对它们在固体培养基上的径向生长速率进行了详细测定。接着，研究人员运用了全基因组测序技术，对 12 个 C - 变体和 12 个发酵后野生型菌株的基因组进行了分析。同时，转录组分析也被用于探究这些突变对基因表达的影响。最后，研究人员利用 CRISPR/Cas9 介导的同源定向重组（CRISPR-HDR）技术，对关键基因进行编辑，以验证这些突变的作用。

研究结果令人振奋。在基因分析方面，研究人员发现，在 12 个 C - 变体分离株中，有 11 个的 jg4843 基因发生了突变，而野生型菌株中则未出现这些突变。进一步研究表明，jg4843 基因是 LRG1 的直系同源基因，LRG1 是一种 Rho-GTPase 激活蛋白，它在调节 Rho1 信号通路中起着关键作用，影响着真菌的生长。转录组分析显示，在某些 C - 变体中，jg4843 基因和另一个基因 jg13054 出现了显著下调。

为了进一步验证 jg4843 基因的作用，研究人员运用 CRISPR-HDR 技术，将 C - 变体中的突变引入野生型菌株中。结果发现，引入突变后的菌株出现了典型的 C - 变体形态，这就明确证实了 LRG1 基因的突变是导致 C - 变体形态出现的直接原因。

在讨论部分，研究人员指出，他们的研究成果对于优化 Quorn 真菌蛋白的生产具有重要意义。通过揭示 C - 变体形态的遗传基础，有望开发出针对性的策略，控制或预防 C - 变体的出现，从而提高发酵过程的效率和产品质量。

这项研究的重要性不言而喻。它不仅为解决 Quorn 真菌蛋白生产中的实际问题提供了关键线索，还为未来实现更可持续的真菌蛋白生产方法奠定了坚实基础。该研究成果发表在《Fungal Biology and Biotechnology》杂志上，为相关领域的研究开辟了新的道路。

研究人员在开展研究时，主要运用了以下关键技术方法：一是从商业发酵样本中分离 C - 变体和野生型菌株，建立研究样本队列；二是利用全基因组测序技术分析菌株基因组变异；三是通过转录组分析研究基因表达变化；四是借助 CRISPR/Cas9 介导的同源定向重组技术对基因进行编辑和功能验证。

总的来说，这项研究成功地找到了导致 Quorn 真菌蛋白发酵过程中 C - 变体出现的遗传原因，为解决实际生产问题提供了有力支持，也为未来的研究指明了方向，在真菌发酵和可持续蛋白生产领域具有重要的应用价值和研究意义。