A-to-I RNA编辑调控禾谷镰刀菌组蛋白乙酰化和有性生殖的分子机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872918
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1401.植物病理学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Fusarium head blight (FHB) caused by Fusarium graminearum is one of the most devastating disease of wheat and barley, which seriously affects grain yield and food safety. Sexual reproduction is a crucial component of head blight epidemiology, as forcibly discharged ascospores serve as the primary inoculum. Acetylation of histones is a key epigenetic regulatory mechanism of gene expression in eukaryotes. It plays pivotal roles in the development and adaptation of fungi. Recently we reported A-to-I RNA editing, a novel epigenetic mechanism in sexual reproduction of F. graminearum. Intriguingly, the stop codon UAG of many subunits of SAGA and Rpd3L/S complexes that are important for histone acetylation function is changed by A-to-I RNA editing to amino acid codon UGG (stop-loss editing), resulting in the addition of an extra stretch of peptides to the C terminus of proteins. In this project, we will identify the stop-loss editing in the subunits of both SAGA and Rpd3L/S complexes that have a significant impact on the sexual reproduction and histone acetylation. Furthermore, we intend to uncover the mode of the stop-loss editing to affect histone acetylation. We will also reveal the role of the stop-loss editing one the transcriptional control of sexual stage-specific expressed genes. Overall, results from proposed project will illuminate the regulatory mechanism of histone acetylation and sexual reproduction by A-to-I RNA editing and be helpful to develop new disease control strategy by targeting sexual reproduction of Fusarium graminearum.
禾谷镰刀菌引起的小麦赤霉病是影响我国粮食产量和食品安全的重大真菌病害,其有性生殖产生的子囊孢子是病害发生的初侵染源,对赤霉病发生流行至关重要。已知组蛋白乙酰化是真核生物中广泛存在的一种表观遗传调控机制,对真菌生长发育和适应性具有重要作用。申请人课题组前期在禾谷镰刀菌有性生殖阶段发现了一种新的表观遗传调控机制:A-to-I RNA编辑,该机制导致组蛋白乙酰化修饰相关的SAGA和Rpd3L/S复合体中多个亚基的mRNA上终止密码子UAG转变为氨基酸密码子UGG,产生一种延长蛋白,此类编辑称为终止密码子丧失编辑。本项目拟验证SAGA和Rpd3L/S复合体亚基mRNA上影响有性生殖和组蛋白乙酰化的终止密码子丧失编辑,探究其调控组蛋白乙酰化的途径,明确其与有性阶段特异表达基因转录调控之间的关系,最终揭示其调控组蛋白乙酰化和有性生殖的分子机制,为发展针对有性生殖的新病害防控策略提供科学依据。

结项摘要

禾谷镰刀菌引起的小麦赤霉病是影响我国粮食安全和人畜健康的重大真菌病害,其有性生殖产生的子囊孢子是病害发生的初侵染源,对赤霉病发生流行至关重要。申请人课题组前期发现禾谷镰刀菌有性生殖阶段存在A-to-I RNA编辑现象,许多基因的终止密码子UAG经RNA编辑后转变为氨基酸密码子UGG,产生一种延长蛋白,此类RNA编辑称为终止密码子丧失编辑。本项目通过定点突变技术对组蛋白乙酰基转移酶SAGA复合体6个基因(GCN5,NGG1,SPT7,TAF9,TAF6,SGF73)和组蛋白去乙酰化酶Rpd3L/S复合体3个基因(RPD3,SIN3,PHO23)的终止密码子丧失编辑进行了功能验证,发现GCN5的终止密码子丧失编辑对有性生殖具有重要作用,非编辑形式突变体GCN5TAA子囊孢子形成出现缺陷,而编辑后形式突变体GCN5TGG菌落生长较慢,不能产生子囊壳。进一步通过蛋白杂交、酵母双杂和ChIP-seq实验证明编辑后的Gcn5蛋白与Ada2的互作能力下降,组蛋白H3K9AC和H3K27AC水平下降,揭示了终止密码子丧失编辑调控组蛋白乙酰化的途径。本项目通过ChIP-seq实验分析了禾谷镰刀菌有性生殖时期H3K14AC、H3K9AC、H3K27AC、H3K56AC、H4K5AC的修饰谱,证明H4K5AC、H3K9AC、H3K27AC对有性生殖特异的基因表达贡献最大,最终揭示了A-to-I RNA编辑通过调控组蛋白乙酰化实现对有性生殖调控的重要意义。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于链特异性RNA-seq的禾谷镰刀菌全生活史转录组分析
  • DOI:
    10.13802/j.cnki.zwbhxb.2021.2021902
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    植物保护学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹心雨;李东翱;路平;王秦虎;江聪;刘慧泉
  • 通讯作者:
    刘慧泉
Opposing functions of Fng1 and the Rpd3 HDAC complex in H4 acetylation in Fusarium graminearum.
Fng1 和 Rpd3 HDAC 复合物在禾谷镰刀菌 H4 乙酰化中的相反功能
  • DOI:
    10.1371/journal.pgen.1009185
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    PLoS genetics
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Jiang H;Xia A;Ye M;Ren J;Li D;Liu H;Wang Q;Lu P;Wu C;Xu JR;Jiang C
  • 通讯作者:
    Jiang C
Uncovering Cis-Regulatory Elements Important for A-to-I RNA Editing in Fusarium graminearum.
揭示对禾谷镰刀菌 A 至 I RNA 编辑很重要的顺式调控元件。
  • DOI:
    10.1128/mbio.01872-22
  • 发表时间:
    2022-10-26
  • 期刊:
    mBio
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
  • 通讯作者:
Landscape and regulation of alternative splicing and alternative polyadenylation in a plant pathogenic fungus
植物病原真菌中选择性剪接和选择性多腺苷酸化的景观和调控
  • DOI:
    10.1111/nph.18164
  • 发表时间:
    2022-05-11
  • 期刊:
    NEW PHYTOLOGIST
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Lu, Ping;Chen, Daipeng;Liu, Huiquan
  • 通讯作者:
    Liu, Huiquan

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其他文献

TRI6和TRI10受到cAMP信号通路差异调控并控制小麦赤霉菌的毒素合成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Environmental Microbiology
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    侯瑞;刘慧泉;王晨芳;许金荣
  • 通讯作者:
    许金荣

其他文献

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刘慧泉的其他基金

A-to-I RNA编辑调控禾谷镰刀菌遗传变异的作用及机制
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  • 批准年份:
    2021
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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