稻瘟病真菌如何吞噬自己的细胞壁以发起攻击

所有活生物体都能做出反应并适应其环境的变化。这些反应有时如此重要，以至于引起生物体内部代谢循环的改变，这一过程称为“代谢转换”。例如，稻瘟病菌(一种引起水稻作物“稻瘟病”感染的致病真菌)在营养源开始枯竭时会转换为“乙醛酸循环”。对环境变化的另一种响应称为“细胞分化”，其中细胞完全切换为另一种类型。例如，在稻瘟病真菌中，真菌细胞分化并在细胞壁上产生大量压力，导致真菌形成称为“ appressorium”的特殊结构，最终促进了感染。

在iScience上发表的最新研究中东京科学大学的研究团队由镰仓隆(Takashi Kamakura)教授领导，首次发现极低浓度的乙酸会改变稻瘟病菌的细胞过程。他们的研究基于以下事实：Cbp1(一种可从几丁质(真菌细胞壁的主要成分)中去除乙酰基的蛋白质)通过将几丁质转化为壳聚糖并释放出乙酸，在Appressorium的形成中发挥着巨大作用。镰仓教授在解释研究目标时说：“在营养缺乏的环境中，代谢转换取决于营养源的变化，但迄今为止其机理尚不清楚，因为已知几丁质会引起随后的耐药性反应(免疫反应)。 )，我们推测Cbp1的作用是逃避植物的识别。

在他们的研究中，科学家使用了不会产生Cbp1的突变形式的真菌，因此无法形成Appressorium，因为它无法从几丁质中产生乙酸。科学家观察到，当加入微量的乙酸时，即使每真菌孢子低至100个分子，乙酸在突变体中的形成也得以恢复。这暗示着乙酸可以作为化学信号触发细胞分化。然后，为了更好地了解乙酸在乙醛酸循环中的作用，研究人员集中研究了这种代谢途径特有的一种酶：异柠檬酸裂合酶。他们发现，这种真菌的突变形式具有较低的这种酶水平，这意味着它们无法切换到乙醛酸循环。但是，如前所述，加入极低浓度的乙酸足以恢复酶的正常水平，从而诱导ress的形成。镰仓教授说：“我们的研究首次揭示了乙酸在真核细胞的代谢转换和细胞分化中的新作用。”

有趣的是，这些发现表明，使用来自其自身细胞壁的几丁质分子可能是几种细菌和真菌使用的生存策略。这将使它们在缺乏营养的环境(例如寄主叶片的表面)中壮成长，并避免寄主防御/免疫机制。然后，乙酸既可以用作碳源，又可以用作触发代谢转换和细胞分化的信号。镰仓教授解释说：“使用从病原体自身细胞壁获得的乙酸来激活乙醛酸循环是各种感染过程中的普遍机制。”

极低浓度的小而简单的分子(如乙酸)会诱导细胞过程发生重大变化，这一发现是前所未有的，而且只有动物中的某些激素才为人所知。仅举几例，了解这种物种间的化学相互作用可能被证明在农业，生物工程和医学中具有巨大的价值。镰仓教授总结说：“尚不清楚这种现象是否为其他生物所共有。但是，由于人体肠道细菌衍生的丁酸等代谢产物参与免疫细胞的活化和癌症的进展，因此我们的发现在广泛的意义上具有重要意义。各个领域，包括医学和农业。”

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！