基于群体感应解析特定威克汉姆酵母诱导增强红曲霉MonacolinK合成调控机制

20240118

农、林、牧、渔业

项目研究发现W. anomalus可诱导增强M. purpureus 的MK合成代谢，在筛查识别QS信号分子（QSM）基础上，构建了QSM缺失突变株，通过亲本菌--缺失突变株互配共培养体系，考察基因敲除前后菌株生长、QSM分泌及MK合成变化，分析QS调控效应，明确诱导菌、QSM、产生菌及MK四者间级联作用关系；结合转录组学、蛋白组学技术和生物信息学分析，明晰了QSM与G蛋白/cAMP-蛋白激酶A信号通路具有关联作用，阐释共培养体系QSM应答反应途径及响应调控通路，揭示红曲霉QS效应增强MK合成代谢分子调控机制。研究获得北京市自然科学基金项目-北京市教育委员会科技计划重点项目（项目编号 KZ202010011016）联合资助，保质保量的完成了任务各项考核指标，绩效良好。

在现有研究成果基础上，合作研究红曲白酒、红曲醋等传统发酵食品的发酵过程，揭示多功能微生物的群落协作关系，深入解析QS 调控体系对于菌丝球分化发育，增强Monacolin K、红曲色素生物合成代谢等关键科学问题，指导红曲资源深度开发利用。

可国（境）内外转让

红曲霉（又称红曲菌）是“东方特色”传统药食两用微生物，可产生Monacolin K(莫纳可林K)、红曲色素、γ-氨基丁酸、麦角固醇、活性多糖等等多种有益次生代谢产物，红曲霉也是我国传统发酵红曲黄酒、红曲醋的重要菌剂。近年我国红曲产业年产值达百亿元，红曲产品已出口欧洲、日本、韩国等30多个国家和地区。项目研究成果有助于理解传统发酵食品（如红曲白酒、红曲醋等）的多功能微生物互作关系，指导红曲资源深度开发利用。

2023科技重点项目

北京市教育委员会

红曲霉（Monascus spp.，红曲菌）是我国传统药食两用微生物，可产生Monacolin K(莫纳可林K)、红曲红、红曲黄色素等多种有益聚酮类次生代谢产物。项目聚焦红曲霉群体感应（QS） 调控前沿科学问题，系统筛查识别M. purpureus群体感应信号分子（QSM）、信号传导通路，解析QSM对菌体分化发育及MK合成代谢调控效应；综合利用基因组、RNA-seq转录组、iTRAQ蛋白组等多组学技术，从基因、转录、蛋白酶、次生代谢等多维度，研究阐释MK诱导菌、QSM、产生菌及MK四者间级联作用关系，揭示共培养体系中特定W. anomalus特异性诱导红曲霉产生QS，增强MK合成代谢的分子调控机制等关键科学问题。项目研究期间，发表相关性研究论文9篇，其中SCI论文8篇（Q1期刊论文6篇），申请发明专利5件（其中授权专利3件）。研究成果填补红曲霉生物学QS 调控理论空白，理论创新性和应用价值较好，具有引领性和鲜明首创特征。