【摘 要】
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SNF5是染色质重塑复合体SWI/SNF的核心组分之一,其N端和C端序列在不同的物种中变异很大,其在植物病原菌中的作用目前也尚未见报导。在本研究中,作者对SNF5在稻瘟菌中的同系物MoSNF5进行了功能解析。通过基因敲除,作者获得了两个△Mosnf5敲除体,它们在多方面存在表型缺陷,包括致病力显著减弱。进一步接种、显微镜观察发现:该敲除体致病力的降低可能是由于附着胞形成率的下降、附着胞介导的侵染钉
【基金项目】
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国家“973”项目(2012CB114002); 国家水稻产业技术体系岗位科学家项目;
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SNF5是染色质重塑复合体SWI/SNF的核心组分之一,其N端和C端序列在不同的物种中变异很大,其在植物病原菌中的作用目前也尚未见报导。在本研究中,作者对SNF5在稻瘟菌中的同系物MoSNF5进行了功能解析。通过基因敲除,作者获得了两个△Mosnf5敲除体,它们在多方面存在表型缺陷,包括致病力显著减弱。进一步接种、显微镜观察发现:该敲除体致病力的降低可能是由于附着胞形成率的下降、附着胞介导的侵染钉形成减少及侵染菌丝的扩展受限导致的。为了揭示MoSNF5调控表型的机理,作者随后进行了蛋白pull-down,分离出了约40个可能与MoSNF5互作的核蛋白。进一步酵母双杂交和免疫共沉淀实验结果表明:MoSNF5通过SNF5 domain 与 SWI2 和 SIR3 的同源物互作,利用 N 端结构域与 PCNA(proliferatig cell nuclear antigen)的同源物互作,利用C端结构域与TFIID14的同源物互作,说明MoSNF5能系住多个蛋白,在SWI/SNF复合体中可能起支架蛋白的作用。为了弄清△Mosnf5敲除体表型与其互作蛋白之间的关系,作者进一步对与MoSNF5互作蛋白的部分编码基因进行了敲除,仅获得了△Motfiid14敲除体。表型测定表明:△Motfiid14与△Mosnf5相似,在菌丝生长速度、产孢量和致病力上也存在缺陷,但是在程度上较之△Mosnf5要轻。结构域回补实验表明,MoSNF5的N端结构域能有效部分恢复△Mosnf5表型缺陷。RNA-seq数据分析表明有上千个基因的表达量在△Mosnf5中发生了显著的改变,包括87个已知致病相关基因。尤其是,有17个基因与细胞自噬相关,包括VAM7和ATG5,受MoSNF5的显著调控。为此,作者通过实验确定:△Mosnf5和△Motfiid14的液泡体积增大,在细胞自噬上有明显缺陷。综上,作者发现MoSnf5是稻瘟菌的致病力因子,在SWI/SNF复合体中可能起支架蛋白作用,并且对细胞自噬基因的表达有重要调控作用,同时为深入理解SWI/SNF复合体的功能及蛋白相互作用提供了新见解。作者所在实验室在前期研究中克隆了稻瘟病菌致病力基因PCG2,确认该基因编码蛋白是酿酒酵母转录因子Mbp1和Swi4的同源物,并发现,该基因编码的蛋白在稻瘟菌体内有两种不同的蛋白形式。在此基础上,作者通过构建带有标签的表达载体和点突变载体转入其敲除体中,排除了 SUMO修饰、磷酸化修饰等可能造成其不同蛋白形式的原因。其中,磷酸化位点pSer123和pSer450由S突变为A后,点突变转化子在分生孢子产生和致病力上均未能恢复野生型,表明磷酸化调控在产孢和致病等方面起重要作用。通过不断的摸索,作者建立了在稻瘟菌中分离和纯化PCG2全长和截断体蛋白的方案,即从菌丝中提取总蛋白后,经梯度硫酸铵沉淀初步去杂、后经分子筛将全长和截断体的蛋白区分开,再将只含有截断体的蛋白过FLAG亲和柱再次去杂,最后送质谱鉴定。质谱结果显示,丰度最高的肽段来自于PCG2蛋白,三次独立实验鉴定出的PCG2蛋白肽段右边界可能501附近。结合前人所做的PCG2内部缺失突变,本人构建了 459~463和535~548位的缺失突变载体,经western blot检测转化子总蛋白后发现,这两个缺失突变载体的转化子中仍然具有两条特异的蛋白条带。故PCG2的截断位点不在这两个缺失区域内。同时经多次pull down和体内纯化实验后,质谱鉴定出了许多与PCG2全长或截断体互作的蛋白,从与截断体互作的蛋白中,我们选取了 4个构建了亚细胞定位载体,其中MGG03086定位于细胞核,免疫共沉淀结果显示PCG2能与MGG03086编码的蛋白互作。由于MGG03086编码蛋白是剪切体的一个重要成分,因此,Pcg2的一个重要作用可能是参与mRNA的剪切。上述结果为进一步揭示PCG2作用的分子机理提供了重要证据。
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