稻瘟病菌转录因子MoPCG2p的晶体结构解析

由稻瘟病菌引起的稻瘟病是严重危害水稻安全生产的真菌性病害。选择在稻瘟病菌的致病性中发挥重要作用的蛋白质作为靶点，筛选出特异高效环境友好的新型农药是建立稻瘟病安全有效控制技术的重要基础。前期研究证明：缺失APSES类转录因子的基因导致稻瘟菌菌落生长缓慢,丧失了对水稻的致病性，说明APSES类转录因子是稻瘟病菌致病性所必需的；其中一个APSES转录因子MoPCG2p在体内存在两种蛋白形式，全长蛋白和缺失部分C端的剪切蛋白， 虽然两者均具有一个共同的转录激活区域，但后者没有转录激活活性。本研究拟利用分子遗传学和蛋白质晶体学手段，分析MoPCG2p的功能区域和彼此间的相互作用，获得含有这些功能区域蛋白质的三维精细结构,以阐明MoPCG2p控制转录的调节机制，为开展基于结构的新型抗稻瘟病药物设计的研究提供理论依据和指导

Pcg2是酿酒酵母APSES转录因子Mbp1和Swi4在稻瘟菌中的同源物，在稻瘟菌致病过程中起着重要的作用。Mbp1 DNA结合区域的结构早已经解析，其DNA复合物的结构尚未见报道，因而其结合DNA调控下游基因表达的结构基础尚不明了。我们通过结构生物学手段解析了Pcg2的DNA结合结构域与三种不同顺式作用元件MCB box复合物的晶体结构，揭示了其与MCB-DNA结合的精细机制。发现Pcg2蛋白分子Helix-A，Helix-B，wing和20-loop等四个二级结构参与了和DNA一条链的结合，其中Helix-B和wing结合DNA的大沟、小沟，而Helix-A，20-loop与DNA非特异性结合，是一种新的wHTH模体DNA结合模式。wing中的2个谷氨酰胺残基Q82和Q89在其中起了重要作用。该结构也是第一个APSES类转录因子蛋白DNA复合物晶体结构的报道，对于该类转录因子调控机制研究具有重要意义。.我们还解析了与SCB具有高亲和力的Pcg2 DBD Q82C突变体蛋白的晶体结构，其与SCB复合物的晶体生长条件的筛选工作以及复合物溶液结构的分析正在进行中。同时，我们还对稻瘟菌中另外两个致病相关的APSES转录因子MoSwi6和Mstu1进行了表达纯化以及晶体生长条件的筛选，相关工作正在进行中。.MoSub1是人源PC4和酵母Sub1在稻瘟菌中的同源蛋白，遗传分析表明MoSub1可能是氮素缺乏时稻瘟病菌菌丝生长的负调控子。它们都拥有高度保守的ssDNA结合结构域，但其序列及功能也存在着差异，且这些差异的结构基础尚未见报道。在本项目的支持下，我们解析了MoSub1的1.79 Å分辨率的晶体结构。该模型中有两处PC4中不存在的新结构，分别位于其ssDNA结合结构域N端的和C端区域。其中C端区域只在Sub1和MoSub1中存在，与二聚体界面的两个а-螺旋存在相互作用，这可能是PC4和MoSub1功能差异的原因之一。这一研究为我们更加深入的了解PC4类单链DNA结合蛋白的调控机制提供了结构基础。