摘要
顶头孢霉（Acremonium chrysogenum）是一种典型的丝状真菌，由于产生次级代谢产物头孢菌素C而成为重要的工业生产菌株之一。自噬是一种广泛存在于真核细胞中高度保守的非选择性降解过程，在营养物质循环利用、细胞分化、细胞内容物降解、细胞死亡等多方面均发挥重要作用。 通过BLAST比对，在顶头孢霉（A.chrysogenum）全基因组序列中发现一个与丝状真菌自噬相关基因atg1高度同源的基因Acatg1，长度为3064 bp，包含两个内含子区，预测其编码一个由945个氨基酸组成的具有丝氨酸苏氨酸激酶功能的蛋白。通过同源重组的方法获得了Acatg1缺失突变株△Acatg1和遗传互补株Acatg1C。经透射电子显微镜(TEM)、荧光显微镜和Western blotting的检测证实A.chrysogenum中Acatg1基因的缺失阻断了自噬的正常发生。突变株△Acatg1在水琼脂培养基上生长状态与野生型出现差异;Acatg1基因的缺失同时导致菌株在LPE培养基上生物量减少，孢子萌发延迟，产孢大幅下降，而通过外源添加蔗糖、葡萄糖、甘露醇或肌醇可使产孢量基本恢复正常水平。过氧化氢耐受性实验结果表明，Acatg1基因的缺失导致A.chrysogenum菌株中相关氧化还原基因的转录量提高，从而增强其对外源过氧化氢的耐受性。在液体发酵过程中，Acatg1基因的缺失导致发酵后期菌株生物量急剧下降，单位生物量中头孢菌素C产量持续增高;检测分析，突变株△Acatg1中，头孢菌素C合成相关基因pcbAB，pcbC，cefD1，cefD2，cefEF与cefG的转录量在发酵后期明显提高，推测此为头孢菌素C在发酵后期产量提升的原因之一;Acatg1基因在发酵后期转录量增加并维持持续上升的水平，同时Western blotting检测结果显示，Acatg1基因的缺失导致PcbC蛋白表达更具持续性，推测为头孢菌素C产量上升的另一个原因。 以上结果表明，Acatg1基因对A.chrysogenum形态学分化、应对氧化胁迫和提升头孢菌素C产量等方面均发挥重要作用。
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