2021-07-21 15:22:35, 景杰学术 杭州景杰生物科技有限公司
景杰生物 | 报道
图1 稻曲菌中2-羟基异丁酰化蛋白的表征及功能注释
研究发现侵染过程稻曲菌中Khib修饰水平上调,并进一步揭示了Khib介导的真菌毒力新机制。UvRpd3蛋白可去除U. virens中的2-羟基异丁酰化和乙酰化,而UvRpd3的结合蛋白UvSlt2的Khib位点的突变,可通过增加疏水性溶剂表面积降低UvSlt2酶及其底物之间的结合,显著降低真菌毒力。总之该发现首次报道了Khib修饰在病原菌U. virens的重要作用,并指出Khib修饰参与调控植物病原真菌致病力。
图2 UvRpd3可去除U. virens中的2-羟基异丁酰化和乙酰化
病原菌与植物互作过程中,寄主植物可通过蛋白质翻译后修饰(PTMs)调控基因转录、染色质动态结构、蛋白质稳定性、细胞定位等,进而调节细胞代谢过程。该研究使用TMT定量蛋白组学技术(质谱策略)对稻曲病菌侵染的水稻花器(样本策略)进行系统分析,研究共鉴定到964个Khib修饰蛋白上的2891个Khib修饰位点。其中Khib修饰蛋白定位于细胞核、细胞质、线粒体等多个细胞器中。代谢通路富集分析发现Khib修饰蛋白广泛参与代谢、糖酵解/糖异生等多个生物学过程。
图为水稻花器中的Khib分析
进一步研究发现,稻曲病菌侵染水稻花器后导致大多数蛋白的Khib位点修饰水平显著降低,其中包括H3K23hib、H3K56hib、H3K79hib、H3K122hib等多个H3组蛋白修饰位点。ChIP-PCR和RT-qPCR分析显示组蛋白Khib修饰水平下降导致受侵染花器中抗性相关基因转录水平显著下降。通过体外、体内酶活试验发现,水稻组蛋白去乙酰化酶HDA705、HDA716、SRT1和SRT2具有去Khib修饰活性;其中,组蛋白去乙酰化酶HDA705可以负调控水稻的免疫反应,HDA705敲除突变体对水稻主要病原菌稻曲菌、稻瘟菌和水稻白叶枯具有广谱抗性。因此,该研究揭示了稻曲病菌在侵染过程中可通过改变水稻Khib修饰水平抑制寄主抗病基因表达,从而削弱水稻的防御反应。上述发现为我们深入理解植物病原真菌的致病机制提供了新的认识。
图为稻曲病菌调控水稻Khib修饰削弱寄主防御反应
小结:植物的病原宿主互作常以植物、或病原菌为主要研究对象,这两篇研究针对稻曲病菌的侵染过程,分别从稻曲病菌、水稻花器两个角度进行分析,揭示了二羟基异丁酰化在植物和病原菌互作的重要调控作用:Khib调控植物病原真菌致病力,同时通过改变水稻Khib修饰水平抑制寄主抗病基因表达,从而削弱水稻的防御反应。为研究其他多种植物和病原菌与共生菌的互作提供了一个很好的参考思路。
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