黄曲霉是一种广泛分布于世界各地的丝状植物病原真菌，在粮食和经济作物储存和运输过程中造成病害。深入研究黄曲霉菌的生长发育和毒素合成机制可以为改善真菌污染的控制提供策略。其中，氮素代谢是生物体代谢的一个重要部分，谷氨酰胺合成酶是氮代谢途径中的关键中心酶之一，催化谷氨酸和铵转化为谷氨酰胺。此外，谷氨酰胺合成酶的生物功能并不限于谷氨酰胺的合成。然而，对丝状真菌中谷氨酰胺合成酶生物功能多样性的理解，特别是在黄曲霉菌中，相关研究不足。

近期，福建农林大学汪世华团队在 Toxins 期刊上发表了一篇文章，揭示了谷氨酰胺合成酶在黄曲霉菌中发挥的生物学功能，并找到了一种新型黄曲霉菌抑制剂。

研究过程与结果

在这项研究中，作者发现谷氨酰胺合成酶 (AflGsA) 是黄曲霉菌正常生长所必需的。而谷氨酰胺的补充可以恢复 AflgsA 表达缺失所引起的生长缺陷。进一步通过木糖启动子下调 AflgsGsA 的表达，作者发现 AflGsA 通过调节孢子产生的相关基因 abaA、brlA 以及菌核生成的相关基因 nsdC、nsdD 的转录水平来分别调节孢子和菌核的产生。此外，作者发现 AflGsA 可以维持活性氧 (Reactive Oxygen Species, ROS) 的平衡，并帮助抵御氧化应激。AflGsA 还通过生产谷氨酰胺参与光信号的调节。研究结果还表明，重组的 AflGsA 在体外具有谷氨酰胺合成酶的活性，并且依赖于特定二价金属离子的协助。

图为AflGsA 在黄曲霉中的序列分析和表达谱。(A) A. flavus 和其他菌种的 AflGsA 的域结构分析；(B) 不同种的 AflGsA 的系统发育树；(C) 在营养生长 (VG)、分生孢子发育 (CON)、黄曲霉毒素合成 (AS) 和菌核发育 (SD) 阶段，通过 qRT-PCR 测试 AflgsA 的表达模式。* 表示 p<0.05 的显着性水平，** 表示 p<0.01 的显着性水平，*** 表示基于具有三个生物学重复的单向方差分析的 p<0.001 的显著性水平。

最后，寻找到潜在抑制剂小分子 L-α-氨基己二酸，研究发现其在体外可以抑制 rAflGsA 的酶活。进一步发现潜在抑制剂小分子 L-α-氨基己二酸可以有效抑制黄曲霉菌的生长、产孢以及菌核的生成。这表明 L-α-氨基己二酸对 rAflGsA 和黄曲霉菌都有抑制作用，因此被认为是一种潜在的抗真菌候选物质。

研究总结

本文的研究发现提供了黄曲霉菌中 AflGsA 调节机制详细且全面的信息，提出了预防真菌感染的策略。为黄曲霉菌污染的早期防控提供了理论参考。福建农林大学王森博士生、林染荀硕士生为本研究的共同第一作者，王宇博士和汪世华教授为本文的共同通讯作者。

原文出自 Toxins 期刊

Wang, S.; Lin, R.; Tumukunde, E.; Zeng, W.; Bao, Q.; Wang, S.; Wang, Y. Glutamine Synthetase Contributes to the Regulation of Growth, Conidiation, Sclerotia Development, and Resistance to Oxidative Stress in the Fungus Aspergillus flavus. Toxins 2022, 14, 822. 

原文链接：https://www.mdpi.com/2072-6651/14/12/822

Toxins 期刊介绍

主编：Jay Fox, Department of Microbiology, University of Virginia, USA

期刊主要涵盖了由生物体产生的各类毒素领域的相关研究。

2021 Impact Factor：5.075

2021 CiteScore：6.6

Time to First Decision：14.8 Days

Time to Publication：37 Days