L'équipe de recherche dirigée par le professeur Xuemei Niu (Laboratoire d'État pour la conservation et l'utilisation des bio-ressources du Yunnan, Université du Yunnan) travaille depuis 2007 sur la découverte de métabolites secondaires dans les champignons thermophiles ainsi que sur leurs activités biologiques et fonctions naturelles.

Début 2010, l'équipe a signalé qu'un champignon thermophile prédominant, Thermomyces dupontii, produisait une nouvelle classe d'alcaloïdes indoles prénylés (PIA), présentant les caractéristiques structurelles frappantes d'un précurseur polyvalent putatif clé qui a longtemps été proposé pour les PIA complexes bien connus dans champignons mésophiles.

Dans leur dernière étude publiée dans la revue Mycology , l'équipe a cherché à déterminer pourquoi T. dupontii produisait une telle classe de PIA. Ils visaient deux gènes P450 dans le groupe de gènes responsable des PIA, car le P450 peut modifier et transformer les métabolites secondaires pour générer des métabolites divers et complexes.

De plus, l’importance écologique des gènes P450 reste à ce jour mal comprise. De manière inattendue, l'analyse bioinformatique a indiqué que l'un des gènes P450 est un gène de fusion unique P450L qui code pour deux domaines fonctionnels codés séparément par deux gènes indépendants chez d'autres champignons.

Ils ont établi un système CRISPR/Cas9 thermophile et construit deux déficits mutants dans deux gènes P450. L’équipe a effectué une analyse métabolique et une enquête chimique détaillée et a découvert que deux gènes P450 ont des fonctions multifonctions dans la formation de chélateurs de fer simples dérivés du PIA, en renforçant les PIA simples en PIA complexes et en produisant des chélateurs de fer efficaces. Étonnamment, ils ont observé que le gène de fusion P450L joue un rôle supplémentaire dans la formation de chélateurs du fer plus complexes dérivés de nouveaux PIA complexes.

Les chercheurs ont également évalué les niveaux de fer chez les mutants et ont découvert que les modifications du métabolite médiées par le P450 étaient impliquées dans l'augmentation du Fe ²⁺ . niveaux mais atténuant Fe ³⁺ niveaux, conduisant ainsi à des ratios élevés de Fe ²⁺ /Fe ³⁺ dans le champignon thermophile soumis au stress du froid, qui régulait le contenu mitochondrial et la formation de lipides dans les mycéliums et contribuait à la formation de conidiophores forts et robustes, facilitant ainsi la survie des conidies fongiques thermophiles sous le stress du froid.

En tant que facteur physique fondamental et limitant de l'environnement, la température joue un rôle très important, voire décisif, dans la survie et la répartition des organismes à la surface de la Terre. Avec l'intensification du changement climatique extrême mondial, la recherche sur l'adaptation et la lutte contre le changement de température attire de plus en plus d'attention.

Les résultats de cette étude pourraient expliquer pourquoi les espèces de Thermomyces avec un génome réduit peuvent survivre dans la biosphère où les températures sont souvent inférieures à leurs températures de croissance. Ils suggèrent que le champignon n'a pas besoin de nombreux gènes de base biosynthétiques pour des familles distinctes de métabolites, les modifications structurelles médiées par le P450 peuvent répondre aux besoins de tolérance et de capacité de survie des champignons à basse température.

"Cette étude encouragera les scientifiques travaillant sur la diversité structurelle à découvrir les fonctions naturelles des gènes modificateurs et à révéler tous les secrets moléculaires inconnus de la diversité chimique", a déclaré le professeur Niu.