組蛋白H3甲基化模式在稻瘟病菌發(fā)育和致病過程中的功能分析.pdf

1、由稻瘟病菌引起的稻瘟病是水稻最主要的病害之一，能夠造成世界范圍內(nèi)水稻產(chǎn)量的極大損失。越來越多的證據(jù)表明表觀遺傳在基因表達(dá)調(diào)控中發(fā)揮著極其重要的作用，但是稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）中有關(guān)這方面的研究少之又少。組蛋白能被組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶和去甲基化酶進(jìn)行可逆的甲基化修飾，從而影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)，比如H3特定位點上的甲基化修飾水平能夠影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)。一般情況下，常染色質(zhì)作為基因活躍表達(dá)的染色體結(jié)構(gòu)是H3K4高甲基化和H3K

2、9低甲基化的，而異染色質(zhì)作為轉(zhuǎn)錄沉默的結(jié)構(gòu)則剛好相反。
　　JmjC結(jié)構(gòu)域蛋白被認(rèn)為是潛在的氧化去甲基化酶，能夠利用Fe(Ⅱ)和2-氧酮戊二酸鹽作為輔助因子催化底物蛋白的氧化去甲基。而甲基轉(zhuǎn)移酶則一般帶有SET結(jié)構(gòu)域。通過同源比對和結(jié)構(gòu)域分析，我們在稻瘟病菌中找到7個JmjC結(jié)構(gòu)域蛋白基因（JMD1-7）、2個H3組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶(MoSET1，MoCLR4)、1個去甲基化酶基因(MoLSD1)、3個甲基化相關(guān)蛋白基因(MoHP1

3、A-B，MoCUL4;并采用同源重組敲除目的片段產(chǎn)生無義突變體的方式，探究了H3組蛋白甲基化在稻瘟病菌發(fā)育和致病過程中的作用。
　　研究發(fā)現(xiàn)，MoLid2(Jmd5)、MoRph1(Jmd6)、MoCul4、MoClr4、MoSet1和MoHp1B蛋白的功能缺失嚴(yán)重影響稻瘟病菌的發(fā)育，其中△Molid2、△Morph1、△Moclr4、△Molsd1和△Moset1五個突變體的致病性均有所下降。進(jìn)一步的Westernblottin

4、g分析發(fā)現(xiàn)，△Molid2突變體的H3K4和H3K9甲基化水平升高，△Morph1突變體中H3K36甲基化水平升高，表明了它們參與H3的去甲基化過程。與之相反，甲基轉(zhuǎn)移酶MoSet1蛋白的缺失，表現(xiàn)出H3K4me2的完全缺失以及H3K4me1/me3水平的嚴(yán)重下降?！鱉oclr4和△Mocul4的H3K9me3和H3K4甲基化水平有所降低，表明它們參與H3的甲基化過程。裂殖酵母酵母（S.Pombe）Swi6蛋白是一個異染色質(zhì)蛋白，能夠與

5、H3K9me2和H3K9me3特異性結(jié)合，定位到異染色質(zhì)上，并促進(jìn)異染色質(zhì)的形成。對稻瘟病菌中Swi6的同源蛋白MoHp1B的GFP融合蛋白熒光定位觀察發(fā)現(xiàn)，和野生型中2-4個點狀熒光分布相比，△Molid2突變體細(xì)胞核中熒光點數(shù)明顯增多，表明突變體中部分常染色質(zhì)結(jié)構(gòu)異常，異染色質(zhì)化增加;更加嚴(yán)重的是，綠色熒光在△Moset1細(xì)胞核中完全彌散，由于該突變體中H3K4甲基化的嚴(yán)重缺失，該現(xiàn)象極有可能是突變體中常染色質(zhì)維持上存在嚴(yán)重的缺陷，