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【科研新进展】病原真菌功能基因组学研究团队发现丝状真菌组蛋白乙酰化动态平衡调控的新机制

近日,我室病原真菌功能基因组学研究团队在《New Phytologist》期刊上在线发表了题为“The Fng3 ING protein regulates H3 acetylation and H4 deacetylation by interacting with two distinct histone modifying complexes”的研究论文,报道了禾谷镰刀菌组蛋白去乙酰化复合体核心亚基Rdp3的无序碳末端以生长抑制因子Fng3为中间介体,实现与乙酰化复合体之间的动态平衡,为认识组蛋白不同修饰间的关系提供新的视角。我室江聪研究员为本文通讯作者,博士研究生徐怀键、硕士研究生叶萌、夏阿亮为本文共同第一作者。该团队刘慧泉研究员、王秦虎副教授也参与了该研究工作。

生长抑制因子蛋白家族(INhibitor of Growth, ING)作为重要的一类肿瘤抑制因子在医学研究中受到关注。真菌中对此类蛋白的认知主要来源于酵母,对丝状真菌生长抑制因子蛋白的功能仍知之甚少。该研究鉴定到一个仅在子囊菌中存在的生长抑制因子Fng3。赤霉菌在缺失 FNG3 后,生长速率减慢、有性发育受阻、致病力和产毒能力严重降低。研究发现,该蛋白通过Nto1与NuA3组蛋白乙酰化复合体核心亚基FgSas3互作,介导对组蛋白H3乙酰化的调控。然而,RNA-seq,ChIP-seq和组蛋白乙酰化分析均表明Fng3在调控H3乙酰化的同时,还参与了对组蛋白H4的去乙酰化调控。这一调控关系的建立依赖于Fng3与去乙酰化复合体核心亚基FgRpd3的互作。有意思的是,研究发现Fng3与酵母的Rpd3并不互作,但是与稻瘟菌、粗糙脉胞菌等丝状真菌的Rpd3同源蛋白则能够互作。序列分析显示,丝状真菌的Rpd3相比酵母多出了一段具有典型无序结构域的碳末端,该无序的碳末端能够形成相分离。相分离现象近年来在动植物研究中逐渐成为热点,但是在丝状真菌中还鲜有报道。研究还鉴定了Fng3与NuA3乙酰化复合体/Rpd3去乙酰化复合体互作的特异结构区,揭示了决定其与不同复合体互作的序列基础,并基于此探究了Fng3在调控组蛋白乙酰化和去乙酰化动态平衡中的关键作用。


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赤霉菌ING蛋白参与调控组蛋白乙酰化模式图

研究得到了国家自然科学基金、国家高层次人才特殊支持计划、陕西省杰青等项目的资助。旱区作物逆境生物学国家重点实验室为论文的完成提供了设备和技术支持。

文章链接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.18294