pH响应调控因子PlPacC与GATA转录因子PlAreB协同调控紫孢菌抗真菌脂肽Leucinostatins的生物合成机制

这篇研究揭示了环境pH和氮源有效性通过关键转录因子PlPacC和PlAreB调控紫孢菌（Purpureocillium lilacinum）抗真菌脂肽Leucinostatins合成的分子机制。通过CRISPR-Cas9基因编辑技术，作者发现PlPacC缺失会显著抑制碱性环境下的Leucinostatins产量，而PlAreB缺失反而促进其合成，为优化工业发酵工艺提供了重要靶点。

　　

亮点解析

真菌培养条件与生长特性

研究使用的紫孢菌PLBJ-1菌株（保藏号CGMCC3.17492）分离自北京番茄根系，在自制马铃薯葡萄糖培养基（PDB-M）中展现出比商用PDB（PDB-C）更高效的Leucinostatins合成能力。培养基成分分析表明，PDB-M中高分子量碳水化合物（>20 MDa）和独特的pH动态变化是关键差异因素。

环境pH与氮源的双重调控

碱性环境（pH 8.0）和低氮条件显著提升Leucinostatins产量。通过CRISPR-Cas9技术构建的PlPacC缺失株显示：

• 丧失pH适应性，菌丝生物量减少43%

• Leucinostatins产量骤降80%（特别是LeuA和LeuB组分）

• 碱性响应基因表达下调

而PlAreB缺失株呈现相反表型：

▲ 氮代谢相关基因表达重编程

▲ LeuC产量提升2.1倍

▲ 菌体形态发生异常分支

分子机制与潜在应用

PlPacC通过典型的三步蛋白酶解激活途径（PacC⁷²→PacC⁵³→PacC²⁷）调控碱性环境下的次级代谢，而PlAreB作为GATA家族转录因子，通过与PlAreA竞争启动子结合位点实现氮源感知。该研究为设计"pH-氮源耦合"发酵工艺提供了理论依据，可推动这类广谱抗真菌剂（活性覆盖植物病原菌、线虫及癌细胞）的工业化生产。

结论

环境信号因子PlPacC和PlAreB构成紫孢菌代谢调控网络的核心枢纽，其协同作用模式为真菌次级代谢工程提供了新颖的改造策略。