2020年3月26日，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（植物生理生態(tài)研究所）、中國(guó)科學(xué)院昆蟲(chóng)發(fā)育與進(jìn)化生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王四寶研究組與中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所魏剛研究組合作在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上在線發(fā)表了題為“Coordinated regulation of infection-related morphogenesis by the KMT2-Cre1-Hyd4 regulatory pathway to facilitate fungal infection”的研究論文。該研究揭示了殺蟲(chóng)真菌通過(guò)表觀遺傳KMT2-Cre1-Hyd4通路調(diào)控真菌侵染結(jié)構(gòu)—附著胞的發(fā)育分化和殺蚊毒力的分子機(jī)制。

蚊蟲(chóng)是瘧疾、登革熱等多種疾病的傳播媒介。蚊蟲(chóng)控制是阻斷蚊媒傳染病的重要措施。有別于細(xì)菌和病毒等殺蟲(chóng)微生物需要通過(guò)消化道侵染昆蟲(chóng)，殺蟲(chóng)真菌以穿透體壁的入侵方式感染昆蟲(chóng)，能夠更高效地殺死抗藥性蚊蟲(chóng)，顯著降低蚊媒疾病的傳播，具有環(huán)境友好、持續(xù)控制、不易產(chǎn)生抗性的特點(diǎn)，因而在蚊蟲(chóng)生物防治和阻斷疾病傳播上具有巨大的優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是最有潛力的下一代生物殺蚊劑之一。在入侵寄主體壁的過(guò)程中，殺蟲(chóng)真菌產(chǎn)生一種重要的特殊侵染結(jié)構(gòu)——附著胞，附著胞通過(guò)分化成侵染釘以及分泌一系列降解昆蟲(chóng)體壁的胞外酶等方式來(lái)穿透體壁。因此，附著胞的分化形成對(duì)于真菌成功侵染寄主蚊蟲(chóng)至關(guān)重要。然而，人們對(duì)附著胞分化形成的調(diào)控機(jī)制知之甚少。

本研究基于前期真菌與蚊蟲(chóng)互作過(guò)程中的基因表達(dá)譜分析（Science China Life Sciences, 2017），鑒定到一個(gè)在綠僵菌早期侵染蚊蟲(chóng)體壁時(shí)特異上調(diào)表達(dá)的表觀遺傳調(diào)控因子——組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶基因kmt2。研究表明KMT2催化組蛋白H3第4位賴氨酸甲基化（H3K4me3）修飾，在真菌侵染蚊蟲(chóng)體壁階段發(fā)揮重要的調(diào)控作用。敲除kmt2基因顯著減少真菌附著胞的形成，并顯著降低殺蚊毒力。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（RNA-seq）研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)昆蟲(chóng)體壁誘導(dǎo)后，依賴于MrKMT2的差異表達(dá)基因主要參與脂類、碳水化合物的代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)。利用染色質(zhì)免疫共沉淀結(jié)合二代測(cè)序（ChIP-seq）技術(shù)，分析H3K4me3在野生型（WT）和敲除菌株（ΔMrkmt2）中的染色質(zhì)分布情況，發(fā)現(xiàn)KMT2介導(dǎo)的H3K4me3修飾主要與基因轉(zhuǎn)錄激活相關(guān)。通過(guò)對(duì)WT和突變體在體壁誘導(dǎo)條件下的ChIP-seq和RNA-seq的關(guān)聯(lián)分析，結(jié)合遺傳學(xué)驗(yàn)證和表型測(cè)定，發(fā)現(xiàn)受昆蟲(chóng)體壁誘導(dǎo)表達(dá)的KMT2通過(guò)將H3K4me3標(biāo)記富集于轉(zhuǎn)錄因子Cre1基因位點(diǎn)染色質(zhì)區(qū)域進(jìn)而轉(zhuǎn)錄激活cre1的表達(dá)，上調(diào)表達(dá)的Cre1再通過(guò)轉(zhuǎn)錄激活疏水蛋白基因hyd4來(lái)調(diào)控真菌附著胞的分化形成，從而完整地揭示了由KMT2-Cre1-Hyd4協(xié)同調(diào)控附著胞發(fā)育分化的表觀遺傳學(xué)機(jī)制和調(diào)控通路（圖1）。

該研究深入揭示了殺蟲(chóng)真菌附著胞分化的分子調(diào)控機(jī)制，不僅為蟲(chóng)生真菌與寄主昆蟲(chóng)相互作用提供新機(jī)制，而且為高效殺蚊真菌遺傳改良提供新的靶點(diǎn)和改造策略。

中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心副研究員賴屹玲和中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所博士后曹璇為該論文的共同第一作者，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心博士生陳晶晶、王歷歷參與了該項(xiàng)研究工作，王四寶研究員和魏剛研究員為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目等資助。

文章鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/6/13/eaaz1659

圖1. 殺蟲(chóng)真菌通過(guò)表觀遺傳KMT2-Cre1-Hyd4通路調(diào)控侵染結(jié)構(gòu)附著胞分化形成和殺蚊毒力的分子機(jī)制

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