農(nóng)學(xué)院陶增課題組與合作者在New Phytologist發(fā)文揭示病原菌異染色質(zhì)建立與基因轉(zhuǎn)錄沉默的新機(jī)制
水稻是世界上尤其是我國最重要的糧食作物之一，稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）引起的穗頸瘟和節(jié)瘟造成的水稻減產(chǎn)最為嚴(yán)重，據(jù)全國農(nóng)技推廣中心預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示2022年稻瘟病發(fā)生面積可達(dá)6000萬畝次。揭示稻瘟病菌致病機(jī)制，挖掘重要致病因子作為潛在藥物靶點(diǎn)，對(duì)稻瘟病害防治具有重要意義。
2022年7月16日，農(nóng)學(xué)院陶增研究員與中國水稻研究所寇艷君研究員團(tuán)隊(duì)在New Phytologist雜志合作發(fā)表了題為?“The additional PRC2 subunit and Sin3 histone deacetylase complex are required for the normal distribution of H3K27me3 occupancy and transcriptional silencing in?Magnaporthe oryzae”的研究論文。該研究揭示了稻瘟病菌中多梳抑制復(fù)合體2 (Polycomb Repressive Complex 2，PRC2)?介導(dǎo)的異染色質(zhì)分布和轉(zhuǎn)錄沉默維持的調(diào)控機(jī)制，加深了對(duì)稻瘟病菌致病機(jī)理的理解，也為稻瘟病害防治提供了理論指導(dǎo)。
高等生物的生長發(fā)育需要適當(dāng)?shù)幕蚓S持轉(zhuǎn)錄沉默，PRC2催化的組蛋白H3第27位賴氨酸的三甲基化修飾(H3K27me3)是一類重要的維持基因轉(zhuǎn)錄沉默的翻譯后修飾。團(tuán)隊(duì)前期報(bào)導(dǎo)了稻瘟病菌中PRC2復(fù)合體的核心亞基Kmt6-Suz12-Eed是維持H3K27me3介導(dǎo)的基因沉默所必需的，同時(shí)核心亞基在稻瘟病菌生長發(fā)育、應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫和致病過程中效應(yīng)蛋白的表達(dá)調(diào)控中起了重要作用。但是H3K27me3在染色體上的占據(jù)如何調(diào)控并不清楚。此外，在高等動(dòng)植物中，多梳抑制復(fù)合體1(PRC1)可以促進(jìn)染色質(zhì)凝集，幫助PRC2實(shí)現(xiàn)對(duì)靶基因的穩(wěn)定抑制，而在真菌中缺乏PRC1，PRC2如何實(shí)現(xiàn)對(duì)靶基因轉(zhuǎn)錄的穩(wěn)定抑制有待進(jìn)一步探索。
本研究鑒定到PRC2的附屬亞基P55，結(jié)合ChIP-seq和RNA-seq等方法，揭示了P55在H3K27me3在染色體上的分布以及基因轉(zhuǎn)錄沉默中的重要作用。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，P55與組蛋白去乙酰化復(fù)合體的Sin3相互作用，同時(shí)Sin3參與了H3K27me3的分布和靶基因轉(zhuǎn)錄沉默的調(diào)控，表明組蛋白去乙酰化可以與H3K27me3共同促進(jìn)占據(jù)區(qū)域的異染色質(zhì)化，協(xié)助PRC2實(shí)現(xiàn)對(duì)靶基因的穩(wěn)定抑制。此研究闡明了真菌中調(diào)控H3K27me3分布和穩(wěn)定維持基因轉(zhuǎn)錄沉默的新機(jī)制。
浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院陶增與中國水稻研究所寇艷君研究員為本文的共同通訊作者，研究生林楚宇和伍忠玲為本文的共同第一作者，浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院的林福呈教授參與了該研究的指導(dǎo)工作。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金、浙江省農(nóng)業(yè)新品種選育科技專項(xiàng)與國家級(jí)青年人才計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。陶增課題組常年招收研究生和博士后，歡迎對(duì)植物和微生物表觀遺傳學(xué)感興趣的同學(xué)報(bào)考浙江大學(xué)博士研究生，歡迎博士畢業(yè)生進(jìn)站開展博士后研究，待遇優(yōu)厚，歡迎聯(lián)系?(https://person.zju.edu.cn/0018042)。
? ? ? ?論文鏈接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.18383
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