标题
更多

关于我们



武汉爱基百客生物科技有限公司(简称爱基百客),位于武汉高农生物园,办公面积逾3000m2,是一家专业提供单细胞与空间组学测序分析、表观组学科研服务和高通量测序分析的新型生物科技服务企业。

公司旨在为客户提供最专业的科研服务,运营至今合作的科研客户近千家,涵盖国内知名科研院所、高校以及相关生物企业,运营至今销售额超1亿元,科研成果曾多次在Cancer Cell、Plant Cell、Nature Communications、J HEMATOL ONCOL等国际高水平学术期刊发表,受到了客户广泛好评,是国内成长最迅速的高通量测序科研服务企业之一。

加入我们

NEWS

新闻资讯

详细内容

组蛋白H3K36甲基化在丝状真菌病原体中的调节作用


丝状真菌病原体已经进化出多种策略来感染包括植物和昆虫在内的多种宿主。动态感染过程需要快速和微调真菌基因表达程序,以响应不断变化的宿主环境和防御。因此,真菌病原体的转录重编程对真菌的发育和致病性至关重要。


组蛋白翻译后修饰是表观遗传调控的主要机制之一,已被证明在基因表达的调控中发挥重要作用,并参与例如真菌发育、感染相关的形态发生、环境应激反应、次级代谢产物的生物合成和致病性。


在真核细胞中,基因组DNA被包装成染色质。核小体是染色质的最小单位,由大约146个碱基对的DNA组成,这些DNA包裹着核心组蛋白的八聚体,含两个H2A、H2B、H3和H4亚单位。组蛋白N末端尾部的翻译后修饰,如甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化,调节染色质结构,从而调节转录机制对DNA的可及性(图1)。


通常,开放染色质(常染色质)使基因转录,而封闭染色质(异染色质)导致基因抑制。同一位点的不同修饰和不同位点的多重修饰协同或拮抗形成“组蛋白密码”,该密码介导复杂而精确的基因调控网络,最终影响细胞内生物过程和表型可塑性,以响应来自环境和相互作用宿主的刺激。


目前,已经描述了许多不同类型的翻译后组蛋白修饰,在丝状真菌病原体中研究最清楚的是组蛋白赖氨酸甲基化和赖氨酸乙酰化。


图片1.png



图1 组蛋白赖氨酸甲基化和乙酰化的模式及其在丝状真菌病原体中的调节作用



组蛋白乙酰化/去乙酰化是由组蛋白乙酰转移酶(HAT)和组蛋白去乙酰化酶(HDAC)的相反功能建立的最具特征的动态和可逆组蛋白修饰之一。一般来说,组蛋白乙酰化与转录激活有关,而组蛋白去乙酰化对基因转录有相反的影响。相比于组蛋白乙酰化,组蛋白甲基化的作用则复杂的多。


组蛋白赖氨酸甲基化也是一种动态和可逆的组蛋白修饰,在调节DNA可及性以及为染色质重塑物提供信号或对接位点方面发挥重要作用,并随后调节基因转录。位点特异性甲基化由组蛋白赖氨酸甲基转移酶(HKMT)催化,大多数包含Set(Su(var)3–9)结构域,将甲基从S-腺苷-L-甲硫氨酸(SAM)转移到H3或H4 N端的赖氨酸残基。


根据序列和结构域(包括催化结构域)之间的关系,目前发现的HKMT可分为六组:KMT1-6。相反,组蛋白赖氨酸残基上的甲基被组蛋白赖胺酸去甲基化酶(HKDM)去除,HKDM可分为五组:KDM1-5。在真菌中发现的组蛋白赖氨酸甲基化位点包括H3K4、K9、K36、K79和H4K20。这些位点可能发生单甲基化、二甲基化和三甲基化(me1/2/3)。据报道,所有这些位点的甲基化可调节真菌致病性。


通常,组蛋白H3K4me3和H3K36me3与常染色区域中的活性表达基因相关,而H3K9me3和H3K27me3与异染色质中的基因抑制相关。然而,有报道称H3K36me3与真菌中的基因激活无关(Janevska et al., 2018; Lukito et al., 2020),甚至还在酵母中发现了H3K36me3有转录抑制的作用(Landry et al., 2003; Rechtsteiner et al., 2010; Strahl et al., 2002)。鉴于此,深入了解H3K36me及相应的组蛋白修饰酶在丝状真菌病原体增殖、毒力及致病性中的作用机制,有助于开发新型杀菌剂和制定疾病管理策略


最近,国内学者相继在黄曲霉、罗伯茨绿僵菌和大豆疫霉中发现组蛋白赖氨酸甲基转移酶通过影响H3K36的甲基化而调控真菌基因表达,为真菌致病的分子机制提供了见解。



文章一


【题目】Set2 family regulates mycotoxin metabolism and virulence via H3K36 methylation in pathogenic fungus Aspergillus flavus

【发表期刊】Virulence

【影响因子】5.428

【发表时间】2022.8

【主要作者单位】福建农林大学福建省病原真菌与真菌毒素重点实验室和生物农药与化学生物学教育部重点实验室

【通讯作者】汪世华教授


文章摘要


黄曲霉利用黄曲霉毒素感染各种作物,机会性地导致曲霉病。虽然H3K36甲基化在真菌毒素代谢和毒力中起重要作用,但是还没有关于H3K36甲基化在黄曲霉毒力中的生物学功能的报道。本研究表明,Set2组蛋白甲基转移酶家族成员AshA和SetB通过调节相关转录因子参与形态发生和真菌毒素合成代谢,并且它们对作物和动物的真菌毒性是重要的。


Western-blotting和双重缺失分析表明AshA主要调控H3K36me2,而SetB主要负责细胞核中的H3K36me3。通过同源重组构建结构域缺失和点突变黄曲霉菌株,研究表明SET结构域在黄曲霉毒素合成代谢和毒力中是不可或缺的,其中的N455和V457是关键氨基酸残基。ChIP分析推断甲基转移酶家族通过H3K36me3直接调节转录因子基因(包括wetA、steA、aflR和amylase)的产生来调节AFB1的产生,从而控制真菌繁殖。





图片2.png




图2 由SetB和AshA催化的H3k36me3调节基因表达


在此基础上,本研究提出,该甲基转移酶家族通过H3K36me从转录水平和底物利用水平控制AFB1的合成代谢。这项研究阐明了Set2家族调控真菌毒力和真菌毒素产生的表观遗传机制,为控制真菌黄曲霉的毒力提供了新的靶点。




图片3.png




图3 AshA和SetB在黄曲霉毒力中的调节模型



文章二


【题目】The ASH1–PEX16 regulatory pathway controls peroxisome biogenesis for appressorium-mediated insect infection by a fungal pathogen

【发表期刊】PNAS

【影响因子】12.779

【发表时间】2023.1

【主要作者单位】中国科学院分子植物科学卓越创新中心昆虫发育与进化生物学重点实验室

【通讯作者】王四宝研究员


文章摘要


昆虫病原真菌通过穿透表皮进入宿主体内来感染昆虫。为了突破宿主的角质层,一些真菌病原体产生称为附着胞的特殊感染细胞,这些细胞产生巨大的膨压以允许角质层渗透。然而,附着胞膨压产生的调控机制知之甚少。研究发现,敲除组蛋白赖氨酸甲基转移酶MrASH1基因会导致真菌穿透昆虫体壁的能力显著下降,这一表型缺陷是附着胞内脂滴降解受阻、甘油产量下降、从而无法产生足够膨压引起的。Western blot分析发现,MrASH1负责催化组蛋白H3K36me2修饰。RNA-seqChIP-seq联合分析发现,MrASH1通过催化H3K36me2修饰激活过氧化物酶体相关蛋白基因Mrpex16的表达,敲除Mrpex16导致真菌产生与mrash1突变体相似的表型。





图4 MrASH1正调节罗伯茨绿僵菌中的过氧化物酶基因Mrpex16



总之,研究揭示了ASH1通过H3K36me2修饰激活PEX16基因的表达,调控附着胞中过氧化物酶体的生成,通过脂肪酸的氧化分解代谢促进脂滴降解,产生的甘油累积形成膨压,最终帮助病原真菌穿透体壁侵染寄主昆虫。这为病原真菌附着胞介导的侵染机制提供了新见解,为增强生防真菌的杀虫效力提供了新的思路和潜在靶标。




图片5.png




图5 ASH1–PEX16调节途径在昆虫病原真菌附着胞膨出和角质层渗透中的调节机制模型



文章三


【题目】The SET domain protein PsKMT3 regulates histone H3K36 trimethylation and modulates effector gene expression in the soybean pathogen Phytophthora sojae

【发表期刊】Molecular Plant Pathology

【影响因子】5.52

【发表时间】2023.2

【主要作者单位】南京农业大学农作物生物灾害综合治理教育部重点实验室和植物免疫重点实验室

【通讯作者】董莎萌教授


文章摘要


植物病原体分泌效应蛋白以克服宿主免疫并促进定殖。在卵菌植物病原体中,许多效应基因的表达在感染后被改变;然而,调控机制尚不清楚。在这项研究中,作者鉴定了一个SET结构域蛋白编码基因PsKMT3,其在大豆疫霉菌感染早期被高度诱导。删除PsKMT3导致大豆疫霉无性发育和致病性缺陷。ChIP-seqWestern blot分析证明突变体中组蛋白H3K36me3在全基因组范围内显著减少。


RNA- seq分析鉴定了374个编码分泌蛋白的基因在菌丝体阶段的pskmt3突变体中差异表达。显著改变的基因包括RxLR效应基因家族,必需效应基因Avh23、Avh181、Avh240和Avh241。早期感染阶段的转录组分析显示突变体pskmt3中效应基因表达波的错误调节,H3K36me3与RxLR效应基因激活直接和间接相关。这项研究结果表明,大豆疫霉中存在效应基因调控机制,这将有助于开发新型杀菌剂和制定疾病管理策略。




图片6.png



图6 PsKMT3建立的H3K36me3与菌丝体阶段效应基因激活之间的关联


延伸


武汉爱基百客生物科技有限公司是一家专业提供表观组学技术服务、高通量测序和单细胞测序分析的新型生物科技服务企业。公司主营业务ChIP-seq(染色质免疫共沉淀测序)、WGBS(全基因组甲基化测序)、ATAC-seq(开放染色质测序)、RNA-seq(转录组测序)和SmallRNA-seq(小RNA测序)已助力国内多个课题组发表有关丝状真菌转录调控的高水平文章,上述黄曲霉的案例就是我们服务的客户文章之一。



图片7.png



爱基百客合作的丝状真菌转录调控文章精选


丝状真菌转录调控文章精选合集链接

链接:https://pan.baidu.com/s/1bDBWna5m5kPRqrD_TyWqTw?pwd=3f23

提取码:3f23


爱基百客拳头产品ChIP-seq正在开学大促,有意向做ChIP-seq的客户可与当地销售联系咨询详情。



春季开学大促  压缩.jpg





参考文献

1、Janevska, S., Baumann, L., Sieber, C.M.K., Münsterkötter, M., Ulrich, J., Kämper, J. et al. (2018) Elucidation of the two H3K36me3 histone Methyltransferases Set2 and Ash1 in Fusarium fujikuroi unravels their different chromosomal targets and a major impact of Ash1 on genome stability. Genetics, 208, 153– 171.

2、Lukito, Y., Lee, K., Noorifar, N., Green, K.A., Winter, D.J., Ram, A. et al. (2020) Regulation of host- infection ability in the grass- symbiotic fungus Epichloë festucae by histone H3K9 and H3K36 methyltrans-ferases. Environmental Microbiology, 23, 2116– 2131.

3、Landry, J., Sutton, A., Hesman, T., Min, J., Xu, R.M., Johnston, M. et al. (2003) Set2- catalyzed methylation of histone H3 represses basal expression of GAL4 in Saccharomyces cerevisiae. Molecular and Cellular Biology, 23, 5972– 5978.

4、Rechtsteiner, A., Ercan, S., Takasaki, T., Phippen, T.M., Egelhofer, T.A., Wang, W. et al. (2010) The histone H3K36 methyltransferase MES- 4 acts epigenetically to transmit the memory of germline gene expression to progeny. PLoS Genetics, 6, e1001091.

5、Strahl, B.D., Grant, P.A., Briggs, S.D., Sun, Z.W., Bone, J.R., Caldwell, J.A. et al. (2002) Set2 is a nucleosomal histone H3-selective methyltransferase that mediates transcriptional repression. Molecular and Cellular Biology, 22, 1298– 1306.

6、Zhuang, Z., Pan, X., Zhang, M., Liu, Y., Huang, C., Li, Y., ... & Wang, S. (2022). Set2 family regulates mycotoxin metabolism and virulence via H3K36 methylation in pathogenic fungus Aspergillus flavus. Virulence, 13(1), 1358-1378.

7、Wang, L., Lai, Y., Chen, J., Cao, X., Zheng, W., Dong, L., ... & Wang, S. (2023). The ASH1–PEX16 regulatory pathway controls peroxisome biogenesis for appressorium-mediated insect infection by a fungal pathogen. Proceedings of the National Academy of Sciences, 120(4), e2217145120.

8、Chen, H., Fang, Y., Song, W., Shu, H., Li, X., Ye, W., ... & Dong, S. (2023). The SET domain protein PsKMT3 regulates histone H3K36 trimethylation and modulates effector gene expression in the soybean pathogen Phytophthora sojae. Molecular Plant Pathology.


         询服务热线


027-65522558


(市场部

18971172815


(行政部





联系我


Q Q: 270105245   1511879086   465436937           

邮箱: support@igenebook.com

地址:武汉市东湖高新区高新大道888号高农生物二期3A栋

网址: www.igenebook.com


公司主要提供表观组学技术服务、NGS测序服务、单细胞测序服务

欢迎咨询!鄂ICP备17016573号-2   技术支持:武汉网站建设

关注我们

二维码

公众号二维码



客服中心
联系方式
027-87606602
- 线上客服
微信 一对一业务咨询
seo seo