3月28日，国际期刊Communications Biology在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心周志华研究组题为“The protein methyltransferase TrSAM inhibits cellulase gene expression by interacting with the negative regulator ACE1 in Trichoderma reesei”的研究论文。该研究报道了丝状真菌里氏木霉中蛋白质甲基转移酶TrSAM通过与转录因子ACE1发生互作而抑制蛋白质表达的新机制。

丝状真菌里氏木霉（Trichoderma reesei）凭借其高效的蛋白质合成与表达能力成为生产纤维素酶的重要工业菌株。里氏木霉内源蛋白的表达与合成受到复杂的调控，目前对于这一调控机制的研究主要集中于能够直接激活或抑制纤维素酶基因表达的转录因子。而关于非组蛋白甲基转移酶在内源蛋白的表达与分泌过程中是否具有调控作用还是未被解析。另外，转录因子上游的调控开关以及诱导碳源的响应机制等，也是整个纤维素酶调控网络中尚待阐明的部分。

该研究发现蛋白质甲基转移酶TrSAM的敲除促进纤维素酶的表达与合成，并且可以与转录抑制因子ACE1发生相互作用。与诱导产酶条件相比，在葡萄糖抑制条件下TrSAM与ACE1的相互作用更强。将ACE1中潜在的精氨酸甲基化位点突变为谷氨酰胺（R383Q）之后，二者的相互作用则显著减弱。说明蛋白质甲基转移酶TrSAM通过与ACE1的R383位点发生相互作用，间接调控纤维素酶的转录与表达。R383Q的突变也显著削弱了ACE1的DNA结合能力，使其与另一个转录激活因子XYR1的竞争能力减弱，导致碳代谢阻遏的部分解除。该研究的结果说明在葡萄糖引起的碳代谢阻遏条件下，蛋白质甲基转移酶TrSAM通过与转录抑制因子ACE1的R383位点发生相互作用，提高了ACE1与DNA结合的能力，使其与转录激活因子XYR1竞争性地结合到下游纤维素酶基因的启动子上，发挥转录抑制作用。该研究揭示了里氏木霉中蛋白质甲转移酶调控纤维素酶表达的全新机制，完善了碳代谢阻遏条件下纤维素酶表达被抑制的调控网络。研究结果为改造里氏木霉蛋白质表达底盘菌株提供了新思路。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士后朱志华与上海市农业科学院食用菌研究所邹根研究员为共同第一作者。中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士毕业生柴顺星，博士生肖美丽和王引梅及团队成员王平平副研究员参与了部分研究，周志华研究员为通讯作者。该项研究得到了国家科技部重点专项和国家自然科学基金等项目的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s42003-024-06072-1

图1. 碳代谢阻遏过程中TrSAM介导的调控机制示意图