近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院周志鵬教授課題組和植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院陳小林教授課題組聯(lián)合在期刊《發(fā)育細(xì)胞》（Developmental Cell）發(fā)表了題為“tRNA-m1A Methylation Controls the Infection ofMagnaporthe oryzaeby Supporting Ergosterol Biosynthesis”的研究論文。該研究揭示了稻瘟菌tRNA m1A58修飾通過在翻譯水平調(diào)控麥角甾醇合成，進(jìn)而影響稻瘟菌致病性的新機(jī)制，并提出了防控稻瘟病的新策略。
稻瘟菌是水稻“殺手”，嚴(yán)重威脅全球稻米生產(chǎn)。麥角甾醇（Ergosterol）是真菌細(xì)胞膜的重要成分，對(duì)維持細(xì)胞膜的完整性和功能至關(guān)重要。麥角甾醇生物合成相關(guān)基因（ERG）是抗真菌藥物的主要靶點(diǎn)，但關(guān)于ERG基因翻譯調(diào)控的研究幾乎是空白。
tRNA是翻譯機(jī)器的關(guān)鍵組分，也是轉(zhuǎn)錄后修飾最多的RNA。目前，已在tRNA中發(fā)現(xiàn)超過100種不同類型的化學(xué)修飾。其中，第58位的N1-methyladenosine（m1A58）是首個(gè)被發(fā)現(xiàn)的可逆tRNA修飾，由保守的Trm6/Trm61甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合體催化。在大多數(shù)真核生物中，敲除TRM6和TRM61基因是致死的，表明該修飾的重要性。盡管已有研究表明該修飾通過調(diào)控翻譯起始和翻譯延伸影響眾多生命過程，但其具體機(jī)制尚未完全闡明。
在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)敲除稻瘟菌TRM6和TRM61基因并不致死，這為深入研究m1A58修飾的功能和機(jī)制提供了絕佳的機(jī)會(huì)。在稻瘟菌中，Trm6/Trm61復(fù)合體催化51中tRNA形成不同水平的m1A58修飾。該修飾通過影響翻譯起始和翻譯延伸，對(duì)稻瘟菌整體翻譯水平的調(diào)控起著至關(guān)重要的作用。具體而言，該修飾通過影響tRNA與真核生物翻譯延伸因子eEF1的結(jié)合，促進(jìn)特定密碼子的翻譯延伸速率。進(jìn)一步研究表明，m1A58修飾缺失導(dǎo)致ERG基因翻譯減弱、麥角甾醇水平降低，進(jìn)而顯著削弱了稻瘟菌的致病力。此外，我們發(fā)現(xiàn)聯(lián)合使用福美雙和ERG抑制劑咪鮮胺，能同時(shí)靶向tRNA m1A58修飾和麥角甾醇合成，從而顯著增強(qiáng)稻瘟菌的防控效果。
該研究利用稻瘟菌非致死性TRM6和TRM61基因突變體，首次系統(tǒng)地闡明了tRNAm1A58在翻譯調(diào)控中的重要作用，并提出了該修飾調(diào)控翻譯延伸的新機(jī)制，深化了對(duì)tRNA修飾的理解。另一方面，本研究首次揭示了m1A58修飾介導(dǎo)的翻譯調(diào)控在稻瘟菌致病性中的關(guān)鍵作用，并發(fā)現(xiàn)同時(shí)靶向m1A58修飾和麥角甾醇合成通路可以有效增強(qiáng)稻瘟病的防控能力，為防控真菌病害提供了新思路。
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院博士研究生何榕蓉、李益楠及植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院博士研究生呂子威為該論文共同第一作者，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院周志鵬教授和植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院陳小林教授為共同通訊作者。生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院徐曙彤教授課題組為該研究提供了重要幫助。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金及農(nóng)業(yè)微生物資源發(fā)掘與利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807（24）00485-4
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