灰盖鬼伞转录因子Skn7与bHLH1在真菌互作中协同调控抗氧化防御及次级代谢的分子机制

本研究揭示了灰盖鬼伞（Coprinopsis cinerea）在应对毛霉（Gongronella butleri）w5的拮抗作用时，通过转录因子Skn7与bHLH1的协同作用调控抗氧化防御系统（ROS、SOD、CAT、GST）和次级代谢基因（nrps、easA）表达的分子机制。研究发现Skn7直接结合靶基因启动子（如lcc9、gst），并与新发现的bHLH1互作形成调控网络，为真菌互作中的信号转导和防御机制提供了新见解。

　　

灰盖鬼伞转录因子Skn7的调控网络与bHLH1在真菌-真菌互作中的协同作用

Skn7对灰盖鬼伞菌丝生长、抗氧化应激及次级代谢的调控
在灰盖鬼伞（Coprinopsis cinerea）与毛霉（Gongronella butleri）w5的互作体系中，转录因子Skn7展现出多维度调控功能。通过构建skn7过表达和沉默转化子发现，Skn7正向调控菌丝生长速率（提高2倍以上）和分生孢子产量（2.1×10⁷ vs 1.6×10⁷），同时显著降低细胞内活性氧（ROS）水平（减少59%-69%）和过氧化氢（H₂O₂）浓度（降低85%）。转录组分析揭示Skn7通过差异调控抗氧化酶基因表达维持氧化还原平衡：上调谷胱甘肽S-转移酶（GST）活性（增加172%-312%）和漆酶（Lcc9）表达，同时抑制过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性（分别降低64%-87%和92%-99%）。

Skn7直接靶向次级代谢基因的分子证据
染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）鉴定出Skn7结合的三种保守基序：TGYYCAA（位于nrps启动子-429至-410bp）、NWGAANN（位于lcc9启动子-187至-173bp）和TCGAVRW（位于gst启动子-732至-716bp）。电泳迁移率变动分析（EMSA）证实Skn7通过其热休克因子型DNA结合域（HSF-type DBD）直接结合非核糖体肽合成酶（nrps）和麦角碱合成酶（easA）的启动子。AlphaFold3模拟显示Skn7的S272、R275、Y280和K284残基与DNA片段形成稳定氢键，这种特异性结合为次级代谢产物（如麦角碱类化合物）的生物合成提供了转录级联调控基础。

bHLH1的鉴定及其与Skn7的协同机制
通过免疫共沉淀-质谱（Co-IP-MS）鉴定出含有碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）结构域的新型转录因子bHLH1。体外实验显示bHLH1的截短蛋白（931-1470aa）与Skn7存在直接互作，等温滴定量热法（ITC）测得结合常数为6.34 μM。在共培养条件下，bHLH1沉默导致灰盖鬼伞菌丝生长抑制（减少53.5%）和ROS积累（增加156%-250%），但其不影响次级代谢基因表达。值得注意的是，bHLH1特异性识别漆酶lcc9启动子的E-box元件（CACGTG），与Skn7形成互补调控网络：两者共同调控gst和sod2的表达，而Skn7单独负责nrps和easA的转录激活。

真菌防御系统的层级调控模型
研究构建了灰盖鬼伞应对真菌拮抗的双层级防御模型：1）细胞外防御层：Skn7-bHLH1复合体激活漆酶（Lcc1/Lcc5/Lcc9）分泌系统，降解毛霉产生的苯系物等有毒代谢物；2）细胞内防御层：GST介导的谷胱甘肽结合反应与差异表达的抗氧化酶（SOD/CAT）协同维持氧化还原稳态。这种分工机制通过能量重分配实现防御效率最大化——将有限资源优先分配给直接解毒的GST和分泌型漆酶，同时适度抑制其他抗氧化酶的表达。

研究意义与未来方向
该研究首次在担子菌中阐明Skn7-bHLH1调控模块的协同作用机制，为理解真菌跨界互作中的信号转导提供了新范式。发现的TGYYCAA等新型DNA结合基序拓展了对真菌转录调控元件的认知。未来研究可聚焦于：1）次级代谢产物（如麦角碱）在真菌拮抗中的具体功能；2）Skn7磷酸化修饰对其活性的影响；3）该调控网络在其他真菌互作体系中的保守性。这些发现对开发基于真菌防御机制的生物防治策略具有潜在应用价值。