벼 도열병균 (Magnaporthe oryzae)은 세계 벼 수확량의 10~30%를 떨어뜨리는 벼 도열병을 일으키며, 식물과 진균간의 상호작용의 연구를 위한 모형생물로 이용된다. 벼 도열병균의 병원성은 일반적인 성장발달과 무성포자의 생성과 직결된다. ...
벼 도열병균 (Magnaporthe oryzae)은 세계 벼 수확량의 10~30%를 떨어뜨리는 벼 도열병을 일으키며, 식물과 진균간의 상호작용의 연구를 위한 모형생물로 이용된다. 벼 도열병균의 병원성은 일반적인 성장발달과 무성포자의 생성과 직결된다. 히스톤탈메틸화 효소는 염색체 구조 변형과 전사 조절에 중요한 역할을 한다. 이 효소에는 LSD (Lysine Specific Demethylase)와 JmjC (Jumonji C)라는 두 종류 도메인이 있다. JMJD2는 JmjC에 속하는 히스톤 탈메틸화 효소이며, 히스톤 단백질 H3K9과 H3K36의 메틸기를 제거한다고 알려져 있다. 하지만 식물 병원균의 발달과 병원성에 대한 JMJD2의 역할은 거의 알려진 것이 없다. 벼 도열병 진균에서 JMJD2의 기능을 알아보기 위해 우리는 MoJMJD2의 결실 돌연변이를 제작했다. MoJMJD2의 결실의 결과로 일반적인 성장발달과 포자생성이 야생형 균주와 비교했을 때 줄어든 것을 확인할 수 있었다. 돌연변이 균주의 야생형 유전자의 재도입은 성장발달과 무성생식 결함을 회복하였다. qRT-PCR 분석을 통해 돌연변이 균주에서 포자생성과 관련된 대부분의 유전자의 발현이 감소했음이 나타났다. ChIP-qPCR 결과로 MoSTUA, MoFLBA, MoFLBC, MoFLBD 유전자에서 H3K36me3의 수준이 야생형 균주보다 높게 나타났고, 이는 히스톤 탈메틸화를 매개하는 MoJMJD2의 직접적인 대상이라 할 수 있다. Plug와 벼 잎에 상처를 내어 병원균을 접종하는 실험에서는 MoJMJD2의 결실은 병반 넓이와 수의 감소를 초래했다. 또한 돌연변이체는 H2O2와 Lysing enzyme에 더 민감하게 보이고, 이 결과는 세포벽 합성과 관련된 유전자들의 잘못된 조절 (Mis-regulation)에 의함으로 보인다. 자외선이나 삼투압과 같은 환경적인 요소에 저항성을 주는 멜라닌 색소 발현도 돌연변이체에서 줄어듦을 확인하였다. 이 모든 것들을 고려했을 때 MoJMJD2는 성장발달과 병원성에 필요하다는 것을 암시한다.
벼 도열병균 (Magnaporthe oryzae)은 세계 벼 수확량의 10~30%를 떨어뜨리는 벼 도열병을 일으키며, 식물과 진균간의 상호작용의 연구를 위한 모형생물로 이용된다. 벼 도열병균의 병원성은 일반적인 성장발달과 무성포자의 생성과 직결된다. 히스톤 탈메틸화 효소는 염색체 구조 변형과 전사 조절에 중요한 역할을 한다. 이 효소에는 LSD (Lysine Specific Demethylase)와 JmjC (Jumonji C)라는 두 종류 도메인이 있다. JMJD2는 JmjC에 속하는 히스톤 탈메틸화 효소이며, 히스톤 단백질 H3K9과 H3K36의 메틸기를 제거한다고 알려져 있다. 하지만 식물 병원균의 발달과 병원성에 대한 JMJD2의 역할은 거의 알려진 것이 없다. 벼 도열병 진균에서 JMJD2의 기능을 알아보기 위해 우리는 MoJMJD2의 결실 돌연변이를 제작했다. MoJMJD2의 결실의 결과로 일반적인 성장발달과 포자생성이 야생형 균주와 비교했을 때 줄어든 것을 확인할 수 있었다. 돌연변이 균주의 야생형 유전자의 재도입은 성장발달과 무성생식 결함을 회복하였다. qRT-PCR 분석을 통해 돌연변이 균주에서 포자생성과 관련된 대부분의 유전자의 발현이 감소했음이 나타났다. ChIP-qPCR 결과로 MoSTUA, MoFLBA, MoFLBC, MoFLBD 유전자에서 H3K36me3의 수준이 야생형 균주보다 높게 나타났고, 이는 히스톤 탈메틸화를 매개하는 MoJMJD2의 직접적인 대상이라 할 수 있다. Plug와 벼 잎에 상처를 내어 병원균을 접종하는 실험에서는 MoJMJD2의 결실은 병반 넓이와 수의 감소를 초래했다. 또한 돌연변이체는 H2O2와 Lysing enzyme에 더 민감하게 보이고, 이 결과는 세포벽 합성과 관련된 유전자들의 잘못된 조절 (Mis-regulation)에 의함으로 보인다. 자외선이나 삼투압과 같은 환경적인 요소에 저항성을 주는 멜라닌 색소 발현도 돌연변이체에서 줄어듦을 확인하였다. 이 모든 것들을 고려했을 때 MoJMJD2는 성장발달과 병원성에 필요하다는 것을 암시한다.
Magnaporthe oryzae causes the rice blast disease that destroys 10 to 30% of world’s rice yield and is a model organism for studying interaction between plant and fungi. The vegetative growth and asexual reproduction are critical parts of life cycle and pathogenicity in M. oryzae. Histone demethylase...
Magnaporthe oryzae causes the rice blast disease that destroys 10 to 30% of world’s rice yield and is a model organism for studying interaction between plant and fungi. The vegetative growth and asexual reproduction are critical parts of life cycle and pathogenicity in M. oryzae. Histone demethylases play important roles in modifying chromatin and regulating transcription. There are two kinds of histone demethylase domain, JmjC(Jumonji C) and LSD1(Lysine Specific Demethylase). JMJD2 belongs to JmjC and is known to remove methyl group from histone H3K9 and H3K36. Little has been known about roles of JMJD2 in the development and pathogenicity of plant pathogenic fungi. To study JMJD2 in M. oryzae, we generated knock-out mutant of MoJMJD2 in M. oryzae. Deletion of MoJMJD2 resulted in reduction in vegetative growth and conidiation, compared to the wild type. Re-introduction of wild-type copy of gene into the mutant was able to complement defects in vegetative growth and asexual reproduction. qRT-PCR analysis for conidiogenesis-related genes showed significant reduction in expressions of the most of these genes in the mutant. Chromatin-immunoprecipitation PCR revealed that there is higher level of H3K36me3 deposition in MoSTUA, MoFLBA, MoFLAC and MoFLAD in the deletion mutant than in the wild-type, strongly suggesting that these might be direct targets of MoJMJD2-mediated histone demethylation. Pathogenicity assay using plug inoculation and wound inoculation showed that deletion of MoJMJD2 leads to decreased lesion number and area, compared to the wild type. Furthermore, the mutant appears to be more sensitive to H2O2 and lysing enzyme, which is likely attributed to mis-regulation of cell wall synthesis-related genes in the mutant. Taken together, our data suggest that MoJMJD2 is required for fungal development and pathogenicity.
Magnaporthe oryzae causes the rice blast disease that destroys 10 to 30% of world’s rice yield and is a model organism for studying interaction between plant and fungi. The vegetative growth and asexual reproduction are critical parts of life cycle and pathogenicity in M. oryzae. Histone demethylases play important roles in modifying chromatin and regulating transcription. There are two kinds of histone demethylase domain, JmjC(Jumonji C) and LSD1(Lysine Specific Demethylase). JMJD2 belongs to JmjC and is known to remove methyl group from histone H3K9 and H3K36. Little has been known about roles of JMJD2 in the development and pathogenicity of plant pathogenic fungi. To study JMJD2 in M. oryzae, we generated knock-out mutant of MoJMJD2 in M. oryzae. Deletion of MoJMJD2 resulted in reduction in vegetative growth and conidiation, compared to the wild type. Re-introduction of wild-type copy of gene into the mutant was able to complement defects in vegetative growth and asexual reproduction. qRT-PCR analysis for conidiogenesis-related genes showed significant reduction in expressions of the most of these genes in the mutant. Chromatin-immunoprecipitation PCR revealed that there is higher level of H3K36me3 deposition in MoSTUA, MoFLBA, MoFLAC and MoFLAD in the deletion mutant than in the wild-type, strongly suggesting that these might be direct targets of MoJMJD2-mediated histone demethylation. Pathogenicity assay using plug inoculation and wound inoculation showed that deletion of MoJMJD2 leads to decreased lesion number and area, compared to the wild type. Furthermore, the mutant appears to be more sensitive to H2O2 and lysing enzyme, which is likely attributed to mis-regulation of cell wall synthesis-related genes in the mutant. Taken together, our data suggest that MoJMJD2 is required for fungal development and pathogenicity.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.