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丝状真菌顶头孢霉(Acremonium chrysogenum)是β-内酰胺类抗生素头孢菌素C(cephalosporin C)的重要工业生产菌株。自噬在真核细胞中降解自身蛋白和细胞器过程中发挥重要作用。最近研究表明,丝状真菌中自噬不仅能维持其自身的营养平衡,而且还会影响菌丝分化、致病性和次级代谢产物的产量。自噬分为非选择性自噬(nonselective autophagy)和选择性自噬(selective autophagy)。酵母中选择性自噬主要包括:过氧化物酶体自噬、线粒体自噬和Cvt(cytoplasm-to-vacuole targeting)途径,其中Cvt主要负责运送细胞质中氨肽酶(aminopeptidaseⅠ,Ape1)等进入液泡。目前,人们对丝状真菌中的选择性自噬还知之甚少。 本研究通过对顶头孢霉基因组序列分析,成功预测并克隆到一个与酵母选择性自噬相关基因ATG11同源的基因Acatg11。该基因全长4424 bp,cDNA长度为4272 bp,推测其编码一个含有1423个氨基酸,大小为159.9 kDa的蛋白。通过同源双交换的方法得到了Acatg11缺失敲除株(ΔAcatg11),并发现Acatg11基因参与菌株过氧化物酶体自噬和线粒体自噬。另外,通过构建绿色荧光蛋白与顶头孢霉中自噬相关蛋Atg8的融合表达蛋白(eGFP-Acatg8)以及与氨肽酶的融合表达蛋白(AcApe1-eGFP)。发现Acatg11基因参与非选择性自噬,并且在选择性自噬氨肽酶向液泡的定向运输中发挥着必不可少的作用。Acatg11敲除株在发酵过程中不能形成膨大的酵母状节孢子,其头孢菌素C的产量在前期也会明显降低。然而,发酵过程中其生物量和死亡率未见明显变化。推测发酵前期Cvt途径受阻,导致相关水解酶无法进入液泡完成成熟过程是造成菌丝形态变化和头孢菌素C产量降低的主要原因。