2021年9月27日，Nucleic Acids Research在線發(fā)表了農(nóng)學(xué)院馬忠華團(tuán)隊(duì)題為“Fusarium BP1 is a reader of H3K27 methylation”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的組蛋白H3K27me3閱讀器BP1，并揭示了BP1參與調(diào)控病菌生長(zhǎng)和致病的機(jī)制，為真菌病害防控提供了新的潛在藥靶。
組蛋白H3第27位賴氨酸的三甲基化修飾（H3K27me3）是一類重要的轉(zhuǎn)錄抑制性翻譯后修飾，在生物進(jìn)程的各個(gè)方面都發(fā)揮著重要作用。在動(dòng)植物中，多梳抑制復(fù)合體2（Polycomb Repressive Complex 2，PRC2）負(fù)責(zé)催化并維持H3K27me3，而PRC1復(fù)合體負(fù)責(zé)識(shí)別H3K27me3并催化組蛋白H2Aub修飾，促進(jìn)染色質(zhì)凝集，抑制轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的招募，從而抑制轉(zhuǎn)錄。然而真菌中沒有PRC1的存在，組蛋白H3K27me3的信號(hào)如何被識(shí)別目前尚不清楚。
禾谷鐮刀菌引起的小麥赤霉病，當(dāng)影響我國(guó)小麥安全生產(chǎn)的重大真菌病害，已被列為我國(guó)一類作物病害。赤霉病不僅造成小麥產(chǎn)量損失，同時(shí)該病菌會(huì)產(chǎn)生嘔吐毒素等真菌毒素污染麥類制品，對(duì)人民的生命健康造成威脅。解析病菌致病機(jī)制和毒素合成調(diào)控機(jī)理，研發(fā)新防控技術(shù)是小麥產(chǎn)業(yè)的重大需求。馬忠華團(tuán)隊(duì)近年來(lái)圍繞表觀遺傳修飾在禾谷鐮刀菌致病和產(chǎn)毒素過程中的生物學(xué)功能開展了大量研究，包括乙?；⒓谆⒎核鼗傲姿峄?。本研究以禾谷鐮刀菌為研究對(duì)象，基于蛋白質(zhì)組學(xué)、遺傳學(xué)和生化等技術(shù)方法，鑒定出禾谷鐮刀菌中修飾組蛋白H3K27甲基化的PRC2復(fù)合體，并篩選到與PRC2復(fù)合體互作的蛋白BP1。BP1含有BAH和PHD的功能域，該蛋白能夠通過BAH功能域特異性結(jié)合甲基化修飾的H3K27肽段。結(jié)合Chip-seq、RNA-seq和遺傳學(xué)表型等分析，進(jìn)一步揭示了BP1作為H3K27me3的閱讀器特異識(shí)別H3K27me3修飾，參與病菌的致病和真菌毒素合成。尤為重要地發(fā)現(xiàn)，BP1蛋白能夠通過其PHD功能域結(jié)合DNA，增強(qiáng)H3K27甲基化信號(hào)識(shí)別后對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的抑制。本研究揭示了真核生物識(shí)別組蛋白H3K27me3的新機(jī)制，并解析了組蛋白H3K27甲基化在調(diào)控禾谷鐮刀菌致病和真菌毒素合成中的生物學(xué)功能。
本論文第一作者為浙江大學(xué)生物技術(shù)研究所博士生唐廣飛（現(xiàn)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所博士后）和中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心博士后袁建龍，通訊作者為浙江大學(xué)陳云教授、馬忠華教授和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所劉文德研究員。中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心段成國(guó)研究員、浙江大學(xué)陶增研究員、西北農(nóng)林大學(xué)劉慧泉教授、美國(guó)農(nóng)業(yè)部H. Corby Kistler教授、伊利諾伊大學(xué)Zhao Youfu教授參與了本項(xiàng)目的研究。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省重點(diǎn)研發(fā)、國(guó)家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/nar/gkab844
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