稻瘟病菌蛋白精氨酸甲基转移酶MoPRMT1的功能分析

Post-translational modifications, such as methylation,ubiquitination, and acetylation play an important role for various biological functions. Protein arginine methylation, one of the most abundant post-translational modifications, widely exists in eukaryotic cells, is imporant in regulating the function of proteins. Post-translational modifications such as protein arginine methylation is critical for host defense against pathogens. Further understanding of the extent and nature of post-translational modifications changes during the plant-microbes interaction remains to be elucidated. Our preliminary data showed that rice blast fungus Magnaporthe oryzae genome encodes four protein arginine methyltransferases, named MoPRMT1, 2, 3, 4. Gene knock out and phenotype analysis indicated that MoPRMT1 plays an important role in regulating the growth and pathogenic of M. oryzae. In this study, we will integrate genetics, molecular biology, and biochemistry appoaches to reveal MoPRMT1-mediated growth and pathogenesis through regulation of substrate protein argininie methylation level in M. oryzae. Revealing the mechanism of MoPRMT1-mediated protein methylation regualtion of M. oryzae growth and pathogenicity will not only pave the way for understanding the epigenetic regulation roles in fungal pathogenesis, but also provide theoretical basis for developing new targets of fungicide, and offer insights for the development of novel strategies for crop disease control.

甲基化，泛素化和乙酰化等蛋白质翻译后修饰在生命体中具有十分重要的作用。其中，蛋白质精氨酸甲基化对蛋白功能起重要调节作用，对其调控机制研究是近年来兴起的一个热门研究领域。由蛋白质翻译后修饰介导的病原菌与寄主植物互作机制是目前国际植物病理学研究领域的一个热点、难点问题。本课题组前期研究表明，稻瘟病菌基因组编码4个蛋白精氨酸甲基转移酶基因（Protein Arginine Methyltransferases, MoPRMT1,2,3,4），基因敲除和互补实验证明MoPRMT1对稻瘟病菌的生长发育与致病性起重要作用。基于此，本项目将通过遗传学，分子生物学与生物化学等研究手段，筛选鉴定MoPRMT1靶标蛋白，通过基因敲除，质谱鉴定及点突变等实验，研究MoPRMT1通过调节靶标蛋白的精氨酸甲基化修饰控制稻瘟病菌生长发育及致病性的机理。预期研究结果可为开发稻瘟病防控新策略提供理论基础与技术支持。

稻瘟病菌引起的稻瘟病是影响全球水稻产量的三大重要病害之一。蛋白精氨酸甲基转移酶(Protein arginine methyltransferases，PRMTs)调节多种生物学过程，细胞自噬作为一种重要的生物学过程，也受PRMTs的调控。然而，PRMTs在细胞自噬体形成过程中的具体分子机制目前尚不清楚。在本项目的资助下，研究揭示了蛋白精氨酸甲基转移酶MoHMT1调控稻瘟病菌细胞自噬形成的分子生物学机制。研究发现MoHMT1敲除突变体生长速率明显受到抑制，其致病性也明显降低。深入研究证明MoHMT1与RNA剪接体重要组分MoSNP1存在相互作用，MoSNP1的247、251、261和271精氨酸残基是MoHMT1催化位点。在光照或缺氮条件下，MoHMT1敲除突变体的细胞自噬形成过程明显受到抑制。在缺氮条件下，7个MoATG基因的pre-mRNAs发生了非正常剪接，与此同时，MoATG基因的正常mRNA表达水平明显降低。研究结果证明蛋白精氨酸甲基转移酶MoHMT1通过对MoSNP1的甲基化修饰调控ATG基因pre-mRNAs的选择性剪接，进而调节稻瘟病菌中细胞自噬的形成过程，为稻瘟病菌的防治提供了重要候选靶点。