黄曲霉中新型Rho鸟苷酸交换因子GerA调控生长、发育及黄曲霉毒素合成的分子机制研究

为解决黄曲霉（Aspergillus flavus）侵染作物并产生强致癌物黄曲霉毒素（AFs）的问题，研究人员通过ChIP-seq鉴定出受全局调控因子VeA调控的Rho鸟苷酸交换因子（GEF）GerA，利用CRISPR/Cas9构建ΔgerA突变体，发现其显著影响AFs合成、生殖发育及致病性，并推测GerA可能作为Rho4 GEF发挥作用，为真菌防控提供新靶点。

　　

黄曲霉（Aspergillus flavus）是一种广泛侵染农作物的重要病原真菌，其产生的黄曲霉毒素（aflatoxins, AFs）不仅造成粮食减产，更是人类肝癌的强诱变剂。尽管现有防控手段如化学杀菌剂和生物竞争菌株已部分应用，但耐药性和环境残留问题日益突出。因此，深入解析黄曲霉致病机制、寻找关键调控靶点成为当务之急。在这一背景下，研究人员将目光投向了真菌中保守的Rho家族GTPases——这类分子开关通过调控细胞骨架重组和信号转导，参与真菌形态建成和毒素合成。然而，其上游激活因子鸟苷酸交换因子（Guanine nucleotide exchange factors, GEFs）在黄曲霉中的功能仍属空白。

为填补这一空白，某研究机构团队在《International Journal of Food Microbiology》发表研究，首次揭示Rho GEF家族成员GerA通过调控Rho4 GTPase影响黄曲霉极性生长、隔膜形成及AFs合成的分子机制。研究采用染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）筛选VeA调控的候选基因，结合CRISPR/Cas9基因编辑构建gerA缺失突变体，通过表型分析、酵母双杂交等技术系统解析GerA功能。

GerA的鉴定与保守性分析
通过ChIP-seq发现GerA在VeA调控网络中显著富集，其编码蛋白含有典型的Dbl同源（DH）结构域。系统发育分析显示GerA在曲霉属中高度保守，但在酿酒酵母中无同源物，提示其可能在丝状真菌中具有独特功能。

ΔgerA突变体表型缺陷
CRISPR/Cas9介导的gerA敲除导致菌落生长速率下降42%，产孢量减少68%。扫描电镜显示突变体菌丝极性丧失，出现异常分枝；荧光染色证实隔膜形成缺陷，表明GerA参与维持菌丝顶端生长和细胞分裂的协调。

GerA调控AFs合成与致病性
高效液相色谱（HPLC）检测发现ΔgerA中AFB₁
产量降低83%。接种玉米籽粒实验显示突变体侵染力下降55%，证实GerA通过影响毒素合成和菌丝侵袭力双重途径调控致病性。

GerA与Rho4的互作机制
酵母双杂交实验显示GerA的DH结构域与Rho4特异性结合。分子对接模拟进一步预测GerA可能催化Rho4的GDP/GTP转换，这一发现为理解Rho GEF-GTPase调控网络提供了新视角。

该研究首次阐明GerA作为Rho4特异性GEF，通过调控菌丝极性生长和次级代谢协调黄曲霉的发育与致病过程。这不仅为真菌防控提供了潜在分子靶点（如设计GEF抑制剂），更建立了研究丝状真菌中Rho信号通路的范式。作者建议未来可拓展研究其他Rho GEF成员的功能冗余性，并探索GerA-Rho4下游效应分子的鉴定。这项成果为开发基于信号通路干扰的新型抗真菌策略奠定了理论基础。