スフィンゴ脂質生合成阻害剤フモニシンB1に対する自己保護は、FUMクラスターエンコードセラミドシンターゼによって授与されます

フザリウム属の種によって生成されたフモニシン（FB）マイコトキシンは、セラミドシンターゼの阻害により、消費時に人間および動物の健康に悪影響を及ぼします。現在の研究では、FB1生産者Fusarium verticillioides FB1生合成がコンパートメント化され、2つのクラスターに覆われた自己保護メカニズムが特定されたことが示されたFB1生産者Fusarium verticillioidesによって採用されている自己保護のメカニズムを特定するために着手しました。最初に、ATP結合カセットトランスポーターFUM19は、FUM遺伝子クラスターのリプレッサーとして機能します。適切に、FUM19の欠失と過剰発現は、それぞれ細胞内および分泌されたFB1秒のレベルを増加および減少させました。クラスター遺伝子FUM17とFUM18は、Fusarium verticillioidesの5つのセラミド合成酵素ホモログのうち2つであることが示され、2つのクレードCS-Iと2つのクレードCS-Iとグループ化に分類されます。系統解析におけるCS-II。FUM18が酵母セラミド合成酵素ヌル変異体LAG1/LAC1を完全に補完する能力は、その機能性を実証し、FUM17とCER3の共発現は、おそらくヘテロダイマー層を介して部分的に補完しました。細胞生存率アッセイにより、FUM18はFB1に対する真菌性自己保護に寄与し、FUMクラスターエンコードセラミドシンターゼ活性を提供することにより耐性を増加させることが明らかになりました。生合成経路の細胞局在。すべての真核生物において、小胞体（ER）は、細胞輸送または分泌の影響を受けるオルガネラの産生に関与しています。ここでは、Fusarium verticillioidesでは、ミコトキシンが標的とするセラミド生合成とともに、フモニシン生産の初期のステップがERで行われることを示しています。自己保護の第1レベルは、これまで特徴付けられていないFUMクラスターエンコードセラミドシンターゼFUM18の存在によって与えられます。さらに、最終的なフモニシン生合成ステップはサイトゾルで発生し、それによって真菌セラミドシンターゼから空間的に分離されています。これらの戦略は、真菌がマイコトキシンの生産中の自己毒を避けるのに役立つことを提案します。

Fumonisin (FB) mycotoxins produced by species of the genus Fusarium detrimentally affect human and animal health upon consumption, due to the inhibition of ceramide synthase. In the present work, we set out to identify mechanisms of self-protection employed by the FB1 producer Fusarium verticillioides FB1 biosynthesis was shown to be compartmentalized, and two cluster-encoded self-protection mechanisms were identified. First, the ATP-binding cassette transporter Fum19 acts as a repressor of the FUM gene cluster. Appropriately, FUM19 deletion and overexpression increased and decreased, respectively, the levels of intracellular and secreted FB1 Second, the cluster genes FUM17 and FUM18 were shown to be two of five ceramide synthase homologs in Fusarium verticillioides, grouping into the two clades CS-I and CS-II in a phylogenetic analysis. The ability of FUM18 to fully complement the yeast ceramide synthase null mutant LAG1/LAC1 demonstrated its functionality, while coexpression of FUM17 and CER3 partially complemented, likely via heterodimer formation. Cell viability assays revealed that Fum18 contributes to the fungal self-protection against FB1 and increases resistance by providing FUM cluster-encoded ceramide synthase activity.IMPORTANCE The biosynthesis of fungal natural products is highly regulated not only in terms of transcription and translation but also regarding the cellular localization of the biosynthetic pathway. In all eukaryotes, the endoplasmic reticulum (ER) is involved in the production of organelles, which are subject to cellular traffic or secretion. Here, we show that in Fusarium verticillioides, early steps in fumonisin production take place in the ER, together with ceramide biosynthesis, which is targeted by the mycotoxin. A first level of self-protection is given by the presence of a FUM cluster-encoded ceramide synthase, Fum18, hitherto uncharacterized. In addition, the final fumonisin biosynthetic step occurs in the cytosol and is thereby spatially separate from the fungal ceramide synthases. We suggest that these strategies help the fungus to avoid self-poisoning during mycotoxin production.