2022年6月11日，农学院马忠华团队与南京农业大学植物保护学院高学文团队合作在《 Nucleic Acids Research》上发表题为“Inhibition of histone acetyltransferase GCN5 by atranscription factor FgPacC controls fungal adaptionto host-derived iron stress”的研究论文，揭示了转录因子FgPacC介导小麦赤霉病菌适应寄主高铁环境的表观遗传新机制，研究结果有助于深入理解病原菌寄主适应性的分子机制，并为赤霉病防控新策略的制定提供理论基础。
铁（Iron）作为一种生命必需的基本元素，在生物体的呼吸、DNA 合成和修复、核糖体合成等代谢过程中发挥了重要作用，但细胞内积累过量的铁离子会引起 Fenton 反应的发生，进而导致活性氧的积累对细胞产生毒害。因此病原菌侵染宿主过程中进化出复杂的策略精细调节铁的获取、消耗和储存，从而维持细胞内铁的稳态。在哺乳动物和禾本科植物中均发现，寄主可在病菌侵染位点大量积累铁离子从而抑制病菌的侵染，但病菌如何适应宿主的高铁环境目前尚不清楚。
近年来，由于气候变化、大面积小麦/玉米轮作和秸秆还田等因素的影响，赤霉病在我国呈加重发生态势，严重影响小麦产量和品质。在该研究中，作者发现赤霉病菌-小麦互作过程中，小麦质外体中积累大量的铁离子（Fe2+）进而抑制赤霉病的侵染。为克服这种胁迫，赤霉病菌通过诱导植物碱化，使得转录因子FgPacC被切割成30-kDa的活性形式（FgPacC30）并易位到细胞核中，FgPacC30直接与真菌铁吸收基因的启动子结合并抑制其表达。有意思的是，作者首次发现FgPacC30能够结合并抑制组蛋白乙酰转移酶FgGcn5活性，进而抑制的H3K18和H2BK11乙酰化水平，阻断铁吸收基因的表达。此外，作者还鉴定到蛋白激酶FgHal4，它在高铁条件下参与FgPacC30的磷酸化，从而保护FgPacC30免受26S蛋白酶体依赖性降解。综上所述，转录因子FgPacC通过抑制SAGA（SPT-Ada-Gcn5乙酰转移酶）复合体活性负调控铁吸收基因表达，保护真菌免受寄主高铁胁迫，在表观遗传水平上揭示了病原真菌抵御宿主铁胁迫的分子机制。
顾沁副教授和王玉洁博士为论文共同第一作者，顾沁副教授、高学文教授和马忠华教授为共同通讯作者，陈云教授、伍辉军副教授、淮阴师范大学生命科学学院罗玉明教授和威斯康星大学麦迪逊分校Nancy P. Keller教授等也参与了本研究工作，该研究得到国家重点研发计划战略性合作项目、江苏省优秀青年自然科学基金、国家自然科学基金和现代农业产业技术体系的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1093/nar/gkac498
日期：2022-06-14
