近日，基因中心科研团队在期刊Journal of Hazardous Materials（中科院一区TOP, IF=12.2）在线发表了题为“An fusaric acid-based CRISPR library screen identifies MDH2 as a broad-spectrum regulator of Fusarium toxin-induced cell death”的研究论文，首次发现MDH2是多种镰孢菌毒素细胞毒性的广谱调控因子。基因中心为论文第一完成单位；联合培养研究生施炜涛、蔬菜所姚春鹏副研究员、刘文华副研究员为论文共同第一作者，张晓爱副研究员和魏文康研究员为论文共同通讯作者。

　　镰孢菌酸（Fusaric acid,FA）是尖镰孢菌（Fusarium oxysporum）、禾谷镰孢菌 (Fusarium graminearum)等多种镰孢菌引发农作物枯萎、根腐和茎腐病害的重要致病毒素，也是广泛污染农产品及仓储饲料的主要真菌毒素。FA还能与脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol, DON）、T-2毒素（T-2 toxin）和伏马菌素B1（fumonisin B1, FB1）等其它镰孢菌毒素产生协同作用，增强它们的毒性。因此，FA对人类和动植物健康的潜在威胁一直是合作团队研究和关注的焦点。

　　在本研究中，合作团队利用全基因组CRISPR敲除文库技术，筛选获得了FA诱导细胞毒性效应相关的关键基因和信号通路。结合单基因敲除验证等技术，发现苹果酸脱氢酶2（MDH2）和丙酮酸脱氢酶E1β亚基（PDHB）是导致FA诱导细胞死亡的关键蛋白。MDH2和PDHB的敲除能减少FA引起的细胞死亡、活性氧（ROS）的产生以及caspase-3和HIF-1α的表达水平。此外，通过流式分析发现，MDH2的敲除而非PDHB的敲除，能够降低多种镰刀菌毒素（DON、ZEA、T-2和FB1）引起的细胞凋亡和活性氧的积累。MDH2的抑制剂LW6同样能够减少这些毒素的毒性。本研究首次揭示MDH2是多种镰刀菌毒素（包括FA、DON、ZEA、T-2和FB1）诱导细胞死亡和氧化应激的共同调控因子，为广谱防治镰孢菌毒素引起的毒性提供了新的思路，并为基因编辑抗病育种提供了基因资源。

　　该研究得到国家自然科学基金、猪禽种业全国重点实验室项目和华南应用微生物学国家重点实验室项目和GDAAS协同创新中心项目的支持。

　　原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389424025160

MDH2是镰刀菌毒素诱导细胞毒性的广谱调控因子