モデルの糸状菌aspergillus nidulansにおけるNOの合成のためのアルギニン依存ルートの証拠

一酸化窒素（NO）は、真核生物および原核生物のシグナル伝達分子です。Aspergillus nidulansでの分生物の誘導を一時的に高めるレベルはありません。硝酸レダクターゼを含むNO合成のための1つの経路のみが糸状菌で報告されていますが、これは真菌細胞で生成されたすべてのNOを満たしていません。ここでは、基質としてのL-アルギニンまたは中間代謝産物を含むA. nidulansの少なくとも1つの追加の生合成経路の証拠を提供します。特定の成長条件下では、L-アルギニンを液体培地に添加すると、尿素サイクル遺伝子のいずれにも依存していないNOのバーストが誘発されました。NOレベルは、代謝的に利用可能なアルギニンによって制御されました。これは、液胞からの動員によって規制され、発達中でした。タンパク質抽出物とアミノ酸プロファイリングを伴うin vitroアッセイは、哺乳類NOシンターゼに類似したアルギニン依存性NO経路の存在を強く示唆しました。ポリアミンの添加により、NO合成が誘導され、ポリアミン合成遺伝子PUAおよびSPDAの変異がNOの産生を減少させました。結論として、ここでは、尿素サイクル中間体を使用したA. nidulansのNOの合成のための追加の経路を報告します。

Nitric oxide (NO) is a signalling molecule in eukaryotic and prokaryotic organisms. NO levels transiently boost upon induction of conidiation in Aspergillus nidulans. Only one pathway for NO synthesis involving nitrate reductase has been reported in filamentous fungi so far, but this does not satisfy all the NO produced in fungal cells. Here we provide evidence for at least one additional biosynthetic pathway in A. nidulans involving l-arginine or an intermediate metabolite as a substrate. Under certain growth conditions, the addition of l-arginine to liquid media elicited a burst of NO that was not dependent on any of the urea cycle genes. The NO levels were controlled by the metabolically available arginine, which was regulated by mobilization from the vacuoles and during development. In vitro assays with protein extracts and amino acid profiling strongly suggested the existence of an arginine-dependent NO pathway analogous to the mammalian NO synthase. Addition of polyamines induced NO synthesis, and mutations in the polyamine synthesis genes puA and spdA reduced the production of NO. In conclusion, here we report an additional pathway for the synthesis of NO in A. nidulans using urea cycle intermediates.