烟曲霉生长发育相关重要功能蛋白的糖基化修饰与调控

哺乳动物细胞的蛋白质糖基化修饰具有重要的生理功能和复杂的调控，但目前对糖基化修饰的认识与理解仍然非常有限。烟曲霉具有相对简单而又与哺乳动物细胞类似的蛋白质糖基化修饰系统，因此是研究蛋白质糖基化修饰的理想模式系统。本实验室的研究显示糖基化修饰是烟曲霉存活所必需的，不同的糖基化修饰可影响其细胞壁合成、极性生长、形态发生、热适应性或毒力，但其作用机制还不清楚。因此，本项目关注的重要科学问题是，蛋白质糖基化如何影响烟曲霉生长发育过程，重点关注细胞壁合成及形态发生过程中的关键功能糖蛋白及其调控网络。本申请的研究拟以细胞壁合成相关功能糖蛋白为研究核心，在基因组和蛋白质组水平上系统揭示细胞壁多糖合成途径及其与糖基化的偶联关系，研究关键基因和蛋白的生理生化特性；确定细胞壁合成与形态发生过程中受糖基化影响的关键糖蛋白及其调控网络，进而揭示糖基化修饰在真核多细胞生物生长发育过程中的作用及调控机制。

本项目执行期间，通过对烟曲霉的糖基化途径、细胞壁合成途径相关基因的遗传与生化分析，在转录组学、蛋白质组学、糖组学的水平对烟曲霉蛋白质糖基化修饰与细胞壁合成及调控之间的内在联系进行了深入研究，所获得的研究结论如下：（1）烟曲霉N-糖基化修饰和GPI修饰是保证烟曲霉在极性生长过程的细胞壁合成的重要机制；（2）N-糖基化修饰异常会导致烟曲霉细胞壁合成相关蛋白Gel1和Gel2不能正确折叠并转运到细胞膜上发挥功能，从而导致细胞壁合成缺陷，激活CDC42-Rho1-MAPK信号通路，最终导致极性生长异常；（3）确定了GPI修饰的膜定位信号；发现GPI修饰的缺陷会导致ER-stress和磷酸肌醇信号通路的激活，引起钙离子的大量释放而导致自噬基因的激活，从而发生自噬，并伴有坏死性凋亡的发生，揭示了GPI合成缺陷所导致的细胞死亡的分子机制，并发现了一个新的调控蛋白；（4）发现内切蛋白酶KexB影响N-糖基化的加工，为揭示KexB的功能提供了一个新的线索；（5）发现3个烟曲霉毒力基因，并解析了其中2个蛋白的结构，筛选到一个有效的抑制剂。