2019年9月底，农业与生物技术学院生物所赤霉病防控研究团队在国际知名期刊PLoS Pathogens上，以封面文章发表题为“A fungal ABC transporter FgAtm1 regulates iron homeostasis via the transcription factor cascade FgAreA-HapX”的研究论文，揭示赤霉病菌ATP结合蛋白通过转录因子级联调控铁动态平衡的新机制。

在真核生物中，铁的动态平衡在DNA 合成和修复、细胞呼吸、核糖体生物合成等生命活动中起重要作用。因此，真核生物通过长期进化形成了复杂的铁平衡调节机制，精确地调控铁的摄取、消耗和储存。目前，人们对植物病原真菌中铁动态平衡的调控机制尚缺乏深入研究。

近年来，由于气候变化、大面积小麦—玉米轮作和秸秆还田等因素的影响，赤霉病在我国呈加重发生态势，严重影响小麦稳产丰收。此外，病菌产生的多种有毒性的真菌毒素，对人畜健康构成威胁，每年造成上百亿元的经济损失。近来，生物所赤霉病团队研究发现，ABC蛋白FgAtm1的缺失导致赤霉病菌细胞内铁的大量积累。进一步研究发现， FgAtm1缺失导致细胞质中铁硫蛋白亚硝酸还原酶和黄嘌呤脱氢酶酶活降低，进而激活氮源转录因子FgAreA；FgAreA可以结合铁转录因子FgHapX启动子区，正向调控FgHapX转录。被激活的FgHapX起转录抑制子作用，抑制铁利用基因的表达；此外，FgHapX通过抑制另一个转录抑制子FgSreA，达到激活铁吸收基因表达的作用。本研究揭示重要病原真菌中ABC蛋白通过转录因子FgAreA-HapX级联调控铁平衡的新机制，拓宽人们对真核生物中铁动态平衡调控和ABC蛋白功能的理解和认识。

该团队王芝慧博士生为论文第一作者，尹燕妮教授为通讯作者，马忠华教授为共同通讯作者。本研究得到国家自然科学基金委杰出青年基金、重点研发计划和现代农业产业技术体系等项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1007791

Cover

A fungal ABC transporter FgAtm1 regulates iron homeostasis via the transcription factor cascade FgAreA-HapX

As a mitochondrial ABC transporter in Fusarium graminearum, FgAtm1 regulates the activity of cytosolic Fe-S proteins via transporting GSH-linked [2Fe-2S] clusters from mitochondria into cytoplasm. The lack of FgAtm1 reduces the activity of cytosolic Fe-S proteins nitrite reductase and xanthine dehydrogenase, which causes high expression of iron regulator FgHapX via activating the transcription factor FgAreA. FgHapX represses transcription of the genes for iron-consuming proteins, but activates the genes for iron-acquisition proteins. The image indicates that the growth of ΔFgAtm1 is accelerated by feeding with each of the final catalytic products of cytosolic Fe-S proteins. Wang et al.

Image Credit: Z Wang, Y Yin, and Z Ma (2019)