期刊名称：Annual Review of MicrobiologyDOI：https://doi.org/10.1146/annurev-micro-040324-032342胶霉毒素（GT）是一种含硫次级代谢产物，属于天然存在的2,5-二酮哌嗪类化合物，由真菌产生。尽管仅在少数物种中观察到GT的产生，但GT是研究最深入的真菌次级代谢产物，且GT生物合成基因簇（BGC）广泛存在于丝状真菌中。GT具有多靶点作用机制：对真菌具有杀菌作用，对细菌具有抑菌作用，可诱导哺乳动物细胞凋亡，并调控吞噬作用和中性粒细胞趋化。GT对烟曲霉在人类和动物中的毒力和致病性至关重要，同时也影响木霉属的共生和拮抗行为。GT对产毒菌和非产毒菌均具有毒性，因此产毒菌进化出了非常精妙的自我保护机制，其中一些保护机制也存在于非产毒菌中。本综述讨论了GT的BGC在丝状真菌中的分布，并探讨了GT的生物合成、作用机制、自我防御及生态特性。（1）烟曲霉中胶霉毒素的生物合成
烟曲霉（Aspergillus fumigatus）的GT BGC研究最为深入，研究以该菌株BGC基因的排列结构作为范例，阐释该通路在真菌中的功能组织形式。烟曲霉的GT BGC包含位于6号染色体上的13个基因。除gliH（对GT合成至关重要）和gliM（编码一种O-甲基转移酶，其在GT生物合成中的作用尚不明确）外，其余基因的功能均已得到解析（图1a；表1）。
GT簇中所有基因的转录调控由Zn₂Cys₆转录因子GliZ控制，其对烟曲霉的GT合成至关重要。GliP是一种三模块非核糖体肽合成酶（Al-T1-C1-A2-T2-C2-T3），以L-苯丙氨酸（L-Phe）和L-丝氨酸（L-Ser）为底物，催化形成环苯丙氨酰-丝氨酸二肽，L-苯丙氨酸（L-Phe）和L-丝氨酸（L-Ser）为底物，催化形成环苯丙氨酰-丝氨酸二肽，形成双谷胱甘肽化中间体。随后，γ-谷氨酰环化转移酶GliK去除两个γ-谷氨酰基团，Cys-Gly羧肽酶GliJ降解GSH部分。接着，氨基转移酶GliI促进碳-硫双键断裂，生成GT的环氧二硫基团，而细胞色素P450单加氧酶GliC在双谷胱甘肽化前催化环苯丙氨酰丝氨酸中L-苯丙氨酸的α-碳羟基化。在此之后，细胞色素P450单加氧酶GliF催化杂环化反应，同时N-甲基转移酶GliN甲基化中间体，产生二硫醇GT（dtGT）。最终，氧化还原酶GliT通过氧化活性催化前体dtGT的二硫键闭合，生成具有毒性的GT。然而，若GT过量产生，GliT可通过还原GSH生成dtGT来减轻GT毒性。GtmA的基因位于2号染色体而非GT BGC中（图1a），可将dtGT转化为双脱硫双（甲硫基）-GT（bmGT），并在生物合成后进一步抑制GT生产。GT至少部分通过主要易化超家族外排转运蛋白GliA分泌；目前尚不清楚dtGT如何分泌到胞外环境。
图1. GT BGC的组织与系统发育分析。(a)烟曲霉菌株Af293的GT BGC组成部分被标注，其功能也相应描述。(b)可能携带与GT产生相关基因的真菌物种的最大似然系统发育树，树中的阴影区域表示不同的子囊菌真菌分类级。彩色框表示基因的缺失或存在。缩写：BGC，生物合成基因簇；Chr：染色体；GT：胶霉毒素；MFS：主要载体超家族；NRPS：非核糖体肽合成酶。表1. 烟曲霉菌胶霉毒素生物合成基因簇中基因产物及其活性。
表中↓表示较少。英文缩写：BGC，生物合成基因簇；bmGT，双脱硫双(甲硫基)-胶霉毒素；dtGT，二硫醇胶霉毒素；GSH，谷胱甘肽；GT，胶霉毒素；ND，未测定；TF，转录因子。
（2）胶霉毒素生物合成基因簇在丝状真菌中的分布
GT BGCs分布于子囊菌门四个纲的33个属和86个物种中：粪壳菌纲（Sordariomycetes）、锤舌菌纲（Leotiomycetes）、座囊菌纲（Dothideomycetes）和散囊菌纲（Eurotiomycetes）（图1b）。值得注意的是，完整的GT BGC仅在曲霉属（Aspergillus）中发现，该属9个物种拥有全部13个gli基因。在这些基因中，gliZ缺失最为常见，仅在86个物种中的16个中存在。gtmA基因没有位于GT生物合成基因簇内，而是定位于2号染色体（图1a），分布广泛，仅在马尔尼菲篮状菌（Talaromyces marneffei）、尖端赛多孢霉（Scedosporium apiospermum）和紫色麦角菌（Claviceps purpurea）中缺失。转录因子rgIT（GT调控因子）通常位于gli BGC外（rgIT位于1号染色体，图1a），对GT生物合成至关重要，普遍存在，但在木霉属（Trichoderma）和绿僵菌属（Metarhizium）的所有物种中缺失。尽管rgIT在曲霉属中常见，但在目前已公开的土耳其曲霉（Aspergillus turcosus）基因组中均未检出，这表明某些物种可能使用替代TF或仅依赖GliZ进行调控。GT生产的证据主要在曲霉属中记录，包括谢瓦勒曲霉（Aspergillus chevalieri）（原归类于散囊菌属Eurotium chevalieri）、费希尔曲霉（Aspergillus fischeri）、土耳其曲霉（A. turcosus）、假费希尔曲霉（Aspergillus pseudofischeri）、土曲霉（Aspergillus terreus）、黄曲霉（Aspergillus flavus）、嗜热突变曲霉（Aspergillus thermomutatus）（曾用名：假费希尔新萨托菌Neosartorya pseudofischeri）和黑曲霉（Aspergillus niger）。尽管有报道称黑曲霉产生GT，但在其可用基因组中未发现GT BGC。多种青霉属（Penicillium）物种（如斜卧青霉Penicillium decumbens和暗色青霉Penicillium obscurum）也显示产生GT的证据。在其他物种中，绿木霉（Trichoderma virens）因其与植物的互惠关系而被广泛研究。锤舌菌纲和座囊菌纲缺乏GT生产信息，尽管它们含有GT BGC同源物，包括柱孢鞘茎点霉（Coleophoma cylindrospora） BP6252中几乎完整的基因簇（仅缺失gliZ）（图1b）。
尽管有这些报道，对16个物种GT生产的分析显示产毒真菌范围较窄，仅5个物种（烟曲霉、费希尔曲霉、土耳其曲霉、假费希尔曲霉和绿木霉）检测为阳性，这表明某些菌株或物种可能具有非功能性GT BGC，或在其他条件下激活BGC。有趣的是，毛癣菌属（Trichophyton）中有9个物种被预测含有GT BGC，但该属中关于gli基因的报道极少，且文献中未见其产GT的证据。
GT生产涉及并影响多种代谢通路，如氧化应激、硫同化、GSH生产、通过S-腺苷甲硫氨酸的甲基转移以及铁和锌代谢（图2）。与GT自动诱导生物合成不同，Zn²⁺会减弱簇活性。全局转录组分析表明，锌耗竭时GT生物合成相关基因上调。部分gli基因（如gliA、gliT和gliZ）和grnA的表达受锌依赖性转录激活因子ZafA影响，其调控锌稳态并对烟曲霉毒力至关重要。在烟曲霉中，dtGT具有锌螯合特性，外源GT与锌螯合剂N,N,N',N'-四（2-吡啶甲基）-1,2-乙二胺联合可抑制烟曲霉ΔgliT ΔgrnA的生长，尤其在锌限制条件下，这种抑制可通过添加锌逆转。令人惊讶的是，在锌饥饿条件下，ZafA还影响许多氧化应激和铁摄取相关基因的表达。如Traynor等所述，实验室中常用的GT生产培养基Czapek-Dox具有锌限制条件，这有助于诱导ZafA并提高体外GT产量。烟曲霉中似乎存在锌-铁交叉稳态网络，使其能够适应并生长在锌铁比例不平衡的培养基中。
硫对GT生产和自我保护至关重要，影响半胱氨酸、蛋氨酸和GSH生物合成；S-腺苷甲硫氨酸（SAM，细胞转甲基反应的主要甲基来源）；以及S-腺苷高半胱氨酸（SAH）（图2）。烟曲霉摄取GT后，通过GSH介导的化学还原将GT转化为dtGT（图2），但GT介导的细胞内毒性也依赖GSH。硫代谢与氧化应激之间存在联系：ΔgliK（编码γ-谷氨酰环化转移酶）突变体的麦角硫因产量增加（图2）。重要的是，每生成1摩尔麦角硫因需要消耗3摩尔SAM（图2）。GtmA通过甲基化减弱GT并将dtGT转化为bmGT消耗2摩尔SAM，产生的SAH需通过甲基-蛋氨酸循环重新转化为SAM（图2）。烟曲霉高度GT敏感的ΔgliT突变体SAM水平低而SAH水平高，导致dtGT积累，GtmA将更多dtGT转化为bmGT，改变SAM/SAH比例。有趣的是，GliK也参与SAM/SAH稳态，因为ΔgliK对GT敏感且GT暴露时GliT诱导减少，其SAM/SAH比例与ΔgliT相似。此外，GliN影响SAM依赖性N-甲基化。因此，烟曲霉需平衡GT与bmGT的生产，以避免甲基/甲硫氨酸循环失调、SAM耗竭及代谢的负面影响。同时，谷胱甘肽S-转移酶GliG需要2 mol GSH形成双谷胱甘肽化生物合成中间体，这会影响甲硫氨酸/半胱氨酸循环和GSH循环（图2)。
图2.胶霉毒素（GT）生物合成及自我防御的关键代谢途径。图示硫酸盐同化（sulfate assimilation）、转硫作用（transsulfuration）及胶霉毒素合成途径。涉及的基因包括：硫酸盐代谢相关基因：sB，硫酸盐转运蛋白（sulfate transporter）；sC，ATP硫酸化酶（ATP sulfurylase）；sD，APS激酶（APS kinase）；sA，PAPS还原酶（PAPS reductase）；sF，亚硫酸盐还原酶β亚基（β-subunit of sulfite reductase）。转硫途径基因：metB，胱硫醚-γ-合成酶（cystathionine-γ-synthase）；metG，胱硫醚-β-裂解酶（cystathionine-β-lyase）；metH，甲硫氨酸合成酶（methionine synthase）；mecC，S-腺苷甲硫氨酸合成酶（5-adenosylmethionine synthetase）；mecA，胱硫醚-β-合成酶（cystathionine-β-synthase）；mecB，胱硫醚-γ-裂解酶（cystathionine-γ-lyase）。胶毒素合成基因簇（gli cluster）：gliP，非核糖体肽合成酶（nonribosomal peptide synthetase）；gliC/gliF，细胞色素P450单加氧酶（cytochrome P450 monooxygenase）；gliG，谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione-S-transferase）；gliK，γ-谷氨酰环转移酶（γ-glutamyl cyclotransferase）；gliJ，Cys-Gly羧肽酶（Cys-Gly carboxypeptidase）；gliI，氨基转移酶（aminotransferase）；gliH，乙酰转移酶（acetyl transferase）；gliN，N-甲基转移酶（N-methyltransferase）；gliT，胶毒素氧化还原酶（gliotoxin oxidoreductase）；gliA，MFS外排转运蛋白（MFS efflux transporter）。其他相关基因：gcs1，谷氨酸-半胱氨酸连接酶（glutamate–cysteine ligase）；gsh2，谷胱甘肽合成酶（glutathione synthase）；egtA，麦角硫因合成酶（ergothioneine synthase）；gtmA，胶毒素双硫甲基转移酶（gliotoxin bis-thiomethyltransferase）。缩写说明：APS，5′-磷酸腺苷硫酸（adenosine 5′-phosphosulfate）；bmGT，双脱硫双(甲硫基)胶毒素（bisdethiobis(methylthio)-GT）；dtGT，二硫醇胶毒素（dithiol GT）；EGT，麦角硫因（ergothioneine）；GSH，谷胱甘肽（glutathione）；GT，胶霉毒素（gliotoxin）；MFS，主要载体超家族（major facilitator superfamily）；OA-S，O-乙酰丝氨酸（O-acetylserine）；OHA-S，O-乙酰高丝氨酸（O-acetylhomoserine）；PAPS，3′-磷酸腺苷-5′-磷酸硫酸（3′-phosphoadenosine-5′-phosphosulfate）；SAM，S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethionine）。（4）胶霉毒素的作用机制及其在烟曲霉人类致病性和毒力中的作用GT的作用机制已被广泛研究。该毒素对人类病原体烟曲霉的致病性具有重要作用。例如，GT损害宿主免疫功能，如诱导H1975和MCF-7细胞铁死亡、抑制Jurkat T细胞中的NF-κB以及抑制人中性粒细胞ROS产生。GT直接通过硫醇基团结合使动物细胞中的多种酶和蛋白失活，包括NF-κB、NADPH氧化酶和谷氧还蛋白。此外，GT可通过激活促凋亡Bcl-2家族成员Bak诱导细胞凋亡。
对缺乏GT产生的烟曲霉ΔgliP突变体的初步动物研究表明，在因环磷酰胺和氢化可的松治疗导致中性粒细胞减少的小鼠中，GT对烟曲霉的致病性并不重要。然而，一项仅使用氢化可的松免疫抑制小鼠（避免中性粒细胞减少）的研究显示，ΔgliP突变体的毒力显著低于野生型或互补菌株。这些结果表明GT在侵袭性曲霉病中特别抑制中性粒细胞作用。中性粒细胞是最早响应感染的先天免疫细胞，它们被化学引诱剂白三烯B4（LTB4）招募到感染部位，而LTB4是由5-脂氧合酶和白三烯A4水解酶生物合成的。GT抑制白三烯A4水解酶，减少人白细胞和多种动物模型中LTB4的形成。最近，激活型M1单核细胞来源的巨噬细胞具有生成白三烯的高活性，研究证实GT能有效抑制LTB4的形成；这一发现与巨噬细胞吞噬活性减弱、人中性粒细胞运动迁移能力下降以及前列腺素大量生成有关。
（5）胶霉毒素在木霉属共生和致病性互作中的角色
木霉属的GT产生已研究数十年。木霉属被用作作物保护的生物防治剂。这些物种通过多种机制控制植物病原微生物生长，如通过寄生直接互作途径产生具有抗生素活性的化合物并竞争营养。此外，通过诱导植物对植物病原微生物的系统性反应间接互作，使植物能快速有效应对病原体。GT仅由绿木霉的Q菌株产生，可抑制丝核菌属（Rhizoctonia）、葡萄孢属（Botrytis）、炭疽菌属（Colletotrichum）、镰刀菌属（Fusarium）和疫霉属（Phytophthora）等植物病原体。GT影响木霉属与植物的有益互作，如直接拮抗土壤中的病原体，并通过与根系互作引发植物对叶面和土传病原体的系统抗性。哈茨木霉（Trichoderma harzianum）通过水杨酸途径调控拟南芥（Arabidopsis thaliana）的防御系统，从而建立互作关系，此种调控会限制真菌在根部的定殖量。深绿木霉（Trichoderma atroviride）则能同时调控水杨酸和茉莉酸途径以诱导植物抗性。
绿木霉是一种共生真菌，可通过预激活植物免疫系统来促进生长和免疫。这种“预激活”是植物免疫与生长促进的协同作用。绿木霉对细菌、真菌、线虫甚至害虫等植物定殖者的拮抗作用有助于植物生长。同时，木霉需规避植物防御机制，以定殖根表皮及外层皮层，进而触发系统抗性并协助清除其他植物病原竞争者。多种木霉效应子可激活植物防御反应。Zaid等在阐明胶霉毒素（GT）作为植物防御诱导剂的作用方面做出了重要贡献。研究者比较了番茄幼苗茎部对三种绿色木霉菌株的转录响应：产GT的Q菌株、其ΔgliP突变体（GT缺陷型），以及不产GT的P菌株（该菌株缺失GT生物合成基因簇，但产生相关代谢物胶绿霉毒素。通过表型分析（病斑发展、乙烯水平及活性氧（ROS）检测）和转录组分析（茎组织对根部与产GT/不产GT绿木霉互作的响应），发现番茄幼苗暴露于产GT的Q菌株时，防御相关基因呈现差异表达。更重要的是，植物防御标志基因PR1和Pti-5在纯GT处理下被特异性诱导。综上，这些结果强烈表明GT是一种被植物免疫系统识别的微生物产物，并能激发防御反应。GT的这一新功能与其对哺乳动物细胞的免疫抑制作用形成鲜明对比。
（6）自我防御与毒性预防策略
已有研究报道胶霉毒素可抑制多种微生物及病毒的生长，包括结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、产气肠杆菌（Enterobacter aerogenes，现更名为Klebsiella aerogenes）、大肠杆菌（Escherichia coli）、石膏样小孢子菌（Microsporum gypseum）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、白念珠菌（Candida albicans）、恶性疟原虫（Plasmodium falciparum），以及尼帕病毒（Nipah virus）、亨德拉病毒（Hendra virus）、脊髓灰质炎病毒（polio virus）、单纯疱疹病毒（herpes simplex virus）、柯萨奇病毒（coxsackie virus）和甲型流感病毒（influenza A virus）。Brian首次将绿色木霉产生的GT描述为对多种细菌、放线菌和真菌具有中等毒性。该作者证实，当以粉末形式施用于携带多种种传病害的谷物种子时，GT表现出杀菌活性，但最重要的是，Brian强调绿色木霉本身对这些毒性作用具有抗性。这一发现提示GT产生菌可能进化出了自我保护机制。然而，非产GT木霉菌是否通过相同或替代机制实现GT耐受仍有待阐明。针对GT抗性/耐受机制的首项系统筛选研究在非产GT菌-酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中通过基因缺失文库完成。值得注意的是，该研究揭示了GT的多靶点特性——其抗性增强与基础代谢、线粒体功能、DNA损伤修复及囊泡运输相关，而敏感性增加则与转硫途径和线粒体功能缺陷相关。
关于胶霉毒素自我保护机制的研究中，两项最重要的突破是：发现GliT的双重功能——既是GT生物合成酶，又是“保护”酶；以及鉴定出GtmA蛋白。烟曲霉产生的GT菌株通过两种途径清除过量GT：首先由烟曲霉的GliT还原谷胱甘肽生成dtGT，随后通过GtmA将dtGT转化为bmGT进行再清除。这种通过GliT还原谷胱甘肽生成dtGT，再经GtmA转化成bmGT来清除多余GT的机制，堪称基因调控中GT生物合成负调控的典型范例。有趣的是，研究发现GliT和GtmA基因不受转录因子GliZ的调控，这表明其他转录因子可能参与了这两个基因的转录调控。通过筛选484个烟曲霉转录因子缺失突变体，发现其中有个突变体对丙烯醇和葡萄糖作为碳源时表现出生长抑制作用（图1a)。后续研究揭示，该突变体（后命名为△rglT)并不参与代谢物抑制，但对丙烯醇及其脱氢产物丙烯醛表现出高度敏感性。通过差异基因表达分析发现，当烟曲霉暴露于丙烯醇后，经染色质免疫沉淀结合DNA测序（ChIP-seq）检测表明，RglT调控了包括gliT和gtmA在内的多个神经胶质细胞相关基因的表达。值得注意的是，△rglT对GT具有高度敏感性，既不能产生GT产物，其产生的bmGT含量也显著降低。更令人振奋的是，在构巢曲霉等不产GT菌株的基因组中，同样存在rglT和gliT基因（但不包括gtmA)；该物种的rglT缺失突变体不仅对丙烯醇和GT表现出极强敏感性，且无法转录激活gliT基因。系统发育分析结果支持以下进化假说：基于gliT的抗性机制是祖先遗传特征，而rglT被进化招募来调控gliT的功能则是后续演化过程的结果。
如上所述，除GT生物合成基因簇（BGC）的13个基因外，其他多个基因及代谢通路也影响GT的自身保护和产量（图2）。为鉴定参与GT合成与自身保护的转录因子（TF）和蛋白激酶，研究团队开展了精巧的正向和反向遗传学筛选（表2）。GT合成的复杂细胞调控网络体现在：已鉴定出22个转录因子和2个转录调节因子对GT产量和/或自身保护具有重要作用（表2）。这些转录因子分别参与生长发育（FlbB、RgdA和StuA）、氧化应激（RglT和Yap1）、铁代谢（SreA）和硫代谢（KojR），其中至少11个转录因子功能尚未明确（表2）。值得注意的是，GT的转录调控还受RcoA/Tup1-SsnF/Ssn6共阻遏复合体控制。在氧化应激响应过程中，F-box蛋白Fbx15作为RcoA/Tup1-SsnF/Ssn6共阻遏体的组分与SsnF/Ssn6结合，对维持SsnF/Ssn6的正确核定位至关重要。当Fbx15处于去磷酸化状态时，会阻碍SsnF/Ssn6的核定位，从而导致gli基因表达的去阻遏效应。
表2.烟曲霉中位于胶霉毒素生物合成基因簇外但对胶霉毒素生物合成及自身保护具有重要功能的基因产物。
↓ 表示减少；↑ 表示增加；= 表示等同。缩写：bmGT，双脱硫双(甲硫基)胶霉毒素；bZIP，碱性亮氨酸拉链；GT，胶霉毒素；OE，过表达；TF，转录因子。
其他识别与GliT和GtmA相互作用蛋白的策略包括：在GT生产过程中对这些蛋白进行免疫沉淀，以及筛选蛋白激酶缺失突变体库以检测其对GT的敏感性。这些策略使研究人员能够鉴定出多种信号转导蛋白，例如磷酸酶和激酶，它们与这些蛋白存在物理相互作用，包括MpkA和SlnA。涉及SlnA组氨酸激酶受体和MpkA的信号转导通路对GT的产生和自我保护至关重要（表2）。SlnA在GT生产和自我保护过程中调控MpkA的磷酸化，而SlnA缺失突变株的GT产量低于野生型菌株；这一发现表明SlnA是通过MpkA磷酸化激活GT自我保护的传感器之一。
在胶霉毒素生物合成过程中，GliT和GtmA定位于细胞质和液泡内；而在GT自身保护阶段，这两种蛋白表现出复杂的细胞定位模式——既分布于细胞质中，也存在于类似囊泡的结构（内质网和过氧化物酶体）内。过氧化物酶体相关蛋白，如过氧化物酶体受体Pex5和Pex7负责招募、运输并将过氧化物酶体基质蛋白导入过氧化物酶体。研究发现，烟曲霉ΔpexEPex5缺失突变株对GT高度敏感，ΔpexGPex7缺失突变株则表现出与野生型菌株相似的GT耐受表型。值得注意的是，烟曲霉ΔpexE突变体的GT和bmGT产量显著降低，而令人惊讶的是，ΔpexG突变体却表现出GT产量的大幅增加，且与对应的野生型菌株相比，其bmGT产量也基本持平。目前，关于过氧化物酶体如何调控烟曲霉GT生物合成及自身保护的具体机制仍有待阐明。
我们提出了一种创新方法，通过比较产GT菌株与非产GT菌株的差异基因表达谱，以鉴定参与胶霉毒素自我保护的其他遗传调控因子。该方法以烟曲霉和构巢曲霉的野生型及ΔRglT突变株为研究对象，分析其在亚抑制浓度GT暴露与非暴露条件下的转录组差异。RNA测序结果显示：外源GT处理可引发显著的转录响应差异，且RglT依赖性调节子在两菌种间存在明显分歧；同时发现54个同源基因（包括43个RglT非依赖型和11个RglT依赖型）在两物种中呈现保守表达模式。基于此方法，我们鉴定出新型RglT依赖性甲基转移酶MtrA、多个转运蛋白以及至少一个额外转录因子参与GT的自我保护与生物合成过程。然而，这些遗传决定因子是否均参与GT保护与生物合成的全过程，以及它们与RglT之间的具体调控关系，仍有待进一步研究阐明。
3.研究小结尽管胶霉毒素（GT）是真菌次级代谢产物（SM）中研究最为深入的一种，但其作用机制、与其他SM或蛋白质效应子的关联性仍存在多个亟待阐明的科学问题。GT的生物合成与自我保护过程显著影响烟曲霉的其他代谢通路，涉及众多遗传调控因子，这些过程在信号转导和转录水平上的调控与整合机制仍需深入探究。虽然已证实烟曲霉转录因子RglT和KojR对多种代谢过程的整合具有重要作用，但其调控方式及具体作用机制尚不明确。值得注意的是，木霉属中尚未发现这些转录因子的同源蛋白，该属真菌如何协调GT生产与自我保护仍属未知领域。此外，尽管RglT对GT的产生和自我防御至关重要，但在曲霉病的化疗小鼠模型中，ΔrglT突变株却表现为无毒力——这一发现与"GT毒力依赖于中性粒细胞存在"的致病性主要机制相矛盾。这些结果表明，RglT可能通过调控其他对小鼠模型生存至关重要的代谢通路发挥作用，该假设亟待实验验证。
烟曲霉在肺部可与致病菌铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）形成双重生物被膜互作，其中GT对该互作关系的建立起关键作用。一项关于GT防护机制的突破性发现是：在铜绿假单胞菌中鉴定出gliT同源基因dnoP。GT通过干扰铜绿假单胞菌的锌稳态，激活二硫醇氧化酶dnoP的转录表达，该酶对GT及其结构类似毒素的解毒过程至关重要。尽管DnoP与GliT的氨基酸序列相似性极低，但两者的三维结构及酶催化机制高度保守。更令人瞩目的是，在gliT启动子调控下表达的dnoP可完全恢复烟曲霉ΔgliT突变株的GT敏感性表型。这些发现不仅揭示了跨生物界的毒素防御与环境信号感知机制的趋同进化范例，更为探究GT生物合成基因簇（BGC）在不同生态位中物种互作的影响及进化提供了新的研究视角。
GT与氧化应激的关系仍存在争议，需进一步阐明。虽然GT通过利用谷胱甘肽（GSH）影响真菌的氧化稳态，但当烟曲霉在高浓度生长抑制剂（H₂O₂）存在下培养时，GT却能提升其存活率和生长能力，同时降低活性氧（ROS）水平；这些观察结果表明GT可能具有抗氧化活性。令人意外的是，GT通过ROS生成诱导巨噬细胞凋亡，但与此同时却能帮助烟曲霉应对氧化应激。这些结果突显了另一个备受关注的研究领域——即探讨GT如何影响巨噬细胞和中性粒细胞等主要免疫细胞的代谢与信号传导机制，这将成为未来研究的重要方向。