1、 课题来源与背景 单端孢霉烯族毒素是一族化学结构相似的真菌毒素，由镰刀菌属等真菌产生。单端孢霉烯族毒素主要包括A、B 两族。A族代表T-2毒素是毒性最强的真菌毒素，B族代表呕吐毒素（Deoxynivalenol, DON）是污染最广的真菌毒素。气候和环境等因素导致单端孢霉烯族毒素极易污染玉米和小麦等作物和动物饲料，污染普遍、自然发生、难以控制，引起人畜中毒事件屡有发生，是畜禽中毒病中最主要的病因。单端孢霉烯族毒素的防控包括物理、化学和生物方法三种。传统理化方法特异性不强，且易导致营养损失和二次污染等。生物方法具有专一性、高效性和安全性等特点，越来越受到广泛重视，成为保障畜禽健康养殖和人类健康的迫切需要。在国家973计划课题《受试化合物在畜禽代谢关键酶的功能及结构研究》等项目的支持下，本成果完成团队以单端孢霉烯族T-2毒素和DON为代表，系统开展了单端孢霉烯族毒素的分子毒理与代谢转化机制研究，为其生物防控提供理论指导。

    2、 研究目的与意义 成果完成人以构建单端孢霉烯族毒素的生物防控体系为根本目标，紧抓其“分子毒理与代谢转化机制”这一关键科学问题，系统开展了单端孢霉烯族毒素的吸收外排、DNA损伤响应、线粒体增生、细胞增殖抑制、脱毒代谢微生物和解毒酶等研究。研究成果可为单端孢霉烯族毒素生物防控提供理论依据和技术指导，对保障畜禽健康养殖和人类健康具有重要理论意义。

     3、 主要论点与论据 细胞吸收与外排是单端孢霉烯族毒素发挥毒性作用的关键第一步，DNA损伤、线粒体损伤和细胞增殖抑制是其主要细胞毒性效应，但其分子机制尚不清楚。成果完成人明确了DON的细胞转运是载体介导、消耗能量的主动运输过程，其吸收具有细胞特异性，在肠道细胞中主要是OATP，在肝脏细胞中主要是OCT和OATP，在肾脏细胞中主要是OAT和OCT，其外排在肝、肠和肾中均通过P-gp进行。DNA损伤是多种真菌毒素的共同毒理效应。成果完成人揭示了RNF168/RNF169/USP34控制的组蛋白泛素化修饰在DNA损伤修复中的作用机制，发现RNF169在DNA损伤部位的定位依赖于RNF8/RNF168，但其功能与RNF168相拮抗，USP34通过稳定RNF168，从而招募DNA损伤修复蛋白，介导DNA损伤修复。线粒体是细胞的能量工厂。成果完成人揭示了T-2毒素通过抑制MiR-449a的表达，进而上调SIRT1的表达，降低PGC1α的乙酰化水平，从而诱导线粒体基因的合成，诱发线粒体代偿性增生。Wnt/β-catenin信号通路是细胞稳态控制的重要途径之一。成果完成人首次发现经典Wnt信号通路的关键信号转导蛋白β-catenin是DON发挥细胞毒性作用的一个重要靶点，揭示Wnt/β-catenin信号通路的新型负调控因子C9orf140通过与PP2A竞争结合Axin1从而抑制β-catenin下游靶基因表达的表达的新型负反馈调控机制。 单端孢霉烯族毒素的脱毒代谢主要包括肠道微生物代谢和动物肝脏解毒酶代谢两个方面。成果完成人国内首次分离鉴定一株可高效代谢DON的细菌，命名为Eggerthella sp. DII-9 (D II-9)。DII-9环境适应性强，效率高，代谢谱广。羟化反应是T-2等真菌毒素在动物体内的主要代谢方式之一，也是影响其毒性强弱的重要步骤。成果完成人鉴定猪体内催化T-2、HT-2毒素羟化代谢关键酶为CYP3A22与CYP3A46，鸡体内催化T-2毒素羟化代谢酶为CYP1A5。进一步，成果完成人发现猪CYP3A22与CYP3A46均存在本底调控和诱导调控两种表达模式，在人、猪和鸡3个物种中相对保守，且存在共有的真菌毒素诱导调控模式。 综上，成果完成人系统研究了单端孢霉烯族毒素的分子毒理，鉴定了单端孢霉烯族毒素的高效脱毒代谢菌和解毒酶，并揭示其催化和表达调控机制。研究成果从动物中毒防御和生物脱毒的角度为单端孢霉烯族毒素的安全防控提供了理论依据和技术手段。

     4、 创见与创新 （1）系统揭示单端孢霉烯族毒素的分子毒理：阐明DON依赖能量和载体的细胞吸收与外排模式；揭示T-2毒素通过miR449a-SIRT1-PGC1α通路调节线粒体代偿性增生的分子机制；揭示了RNF168/RNF169/USP34通过控制组蛋白泛素化介导DNA损伤响应的分子机制；提出了C9orf140通过与Axin1互作，从而控制β-catenin降解的新型Wnt信号通路负反馈调控机制。 （2）发掘单端孢霉烯族毒素的脱毒微生物和解毒酶，并阐明其作用机制：国内首次分离鉴定DON的高效脱毒代谢菌株D II-9；鉴定了T-2毒素羟化代谢关键酶CYP3A22等，并揭示其催化和表达调控机制。

    5、 社会经济效益，存在的问题 本项目共发表SCI论文25篇，其中5Yr-IF＞10的1篇，JCR Q1区9篇，SCI总引360次，他引290次。研究论文被毒理学顶级期刊Archives of Toxicology的多期综述连续正面引用。其中一篇文章中写道“……These studies cast a new light on metabolizing enzymes and toxicities of trichothecenes, which could lead to further studies dedicated to this topic” DON高效脱环氧代谢菌DII-9的研究一经发表就受到广泛关注。国内多家饲料加工企业多次来访探讨应用开发事宜。国内《科学网》进行了专题报道。文中写道：“……本文报道的Eggerthella sp. D II-9具有明显的高效优势…… 该菌株在动物饲料和食品加工领域有较好的应用前景，有望应用于DON脱毒代谢工程菌的制备和饲料脱毒等”。 存在的问题：已发现的单端孢霉烯族毒素分子毒理与其动物急慢性中毒之间的关联性还有待进一步研究。单端孢霉烯族毒素的脱毒菌株和解毒酶应用于生产实际，尚有系列技术问题需要解决。

    6、 历年获奖情况 成果完成人获第十一届广东省丁颖科技奖等。