植物病原糸状菌の寄生性を規定するクロマチン状態の解明

阐明决定植物病原真菌寄生的染色质状态

基本信息

批准号：
21H02195
负责人：
中屋敷均
金额：
$ 10.9万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02195/
关键词：
いもち病菌エピジェネティクスヒストン修飾

项目摘要

いもち病菌は栄養条件が良ければ腐生的に生活することが可能であり、また植物病原菌として寄生的に生きることも可能である。本研究では、このいもち病菌の「寄生」と「腐生」という生理的に異なった二つのモードをスイッチングする重要な機構として、エピジェネティックなクロマチンの状態に注目している。昨年度は各種のヒストン修飾のうち「寄生的」な状態を規定するものはどれか探索することを行ったが、本年度はその中でもH3K4me2とH3K27me3による制御に注目して研究を進めた。感染葉におけるChIP-seqやHi-C解析を昨年取り組んだが、技術的に難しいことが判明したため、本年度はそれを培養条件を工夫してそれを模した状態を作ることを試みた。寄生的な条件は貧栄養状態であり、植物由来の成分に接することから、最少培地に植物抽出液を加えたMinPS培地を考案した。この培地で培養した菌糸のRNA-seqを行った所、感染葉で特異的に発現している遺伝子の約45%が発現誘導されており、近年注目されているエフェクター様遺伝子に限れば、その50%以上が誘導されていた。これらのRNA-seq解析の結果は、MinPS培地により細胞の状態は「寄生モード」に近づいていいることが判明したため、これを用いてまずChIP-seq解析を行った。その結果、Min-PS培地では「腐生モード」で遺伝子発現が活発なコア染色体でH3K27me3のレベルが上昇しており、エフェクターなどが多く座乗するサブテロメアなどの条件的ヘテロクロマチン領域でH3K27me3が減少するという傾向があることが判明した。この変化は、数十万～百万塩基対といった染色体の領域を単位として変化しており、グルーバルなヒストン修飾の変化が「腐生」と「寄生」を規定している可能性が示された。

如果营养条件良好，瘟疫真菌可以腐生生活，也可以作为植物病原体寄生生活。在这项研究中，我们重点关注表观遗传染色质状态，作为稻瘟病真菌在“寄生”和“腐生”两种不同生理模式之间切换的重要机制。去年，我们研究了各种组蛋白修饰中的哪一种决定了“寄生”状态，今年我们的研究重点是 H3K4me2 和 H3K27me3 的调节。去年我们尝试对受感染的叶子进行 ChIP-seq 和 Hi-C 分析，但结果证明技术上很困难，因此今年我们尝试通过设计培养条件来创造模仿的条件。由于寄生条件是寡营养的并且会与植物来源的成分接触，因此我们设计了 MinPS 培养基，这是添加植物提取物的基本培养基。当对这种培养基中培养的菌丝进行RNA-seq时，发现感染叶片中特异表达的基因大约有45%被诱导表达，超过50%被诱导表达。这些 RNA-seq 分析的结果表明，MinPS 培养基使细胞状态更接近“寄生模式”，因此我们首先使用它进行 ChIP-seq 分析。结果发现，在Min-PS培养基中，在腐生模式下基因表达活跃的核心染色体中H3K27me3的水平增加，而在许多效应子所在的兼性异染色质区域例如亚端粒中H3K27me3的水平减少。有一种趋势。这些变化以染色体区域为单位发生，范围从数十万到数百万个碱基对，表明组蛋白修饰的整体变化可能决定腐生和寄生。