近日，华中农业大学生命科学技术学院周志鹏教授课题组和植物科学技术学院陈小林教授课题组联合在期刊《发育细胞》（Developmental Cell）发表了题为“tRNA-m1A Methylation Controls the Infection ofMagnaporthe oryzaeby Supporting Ergosterol Biosynthesis”的研究论文。该研究揭示了稻瘟菌tRNA m1A58修饰通过在翻译水平调控麦角甾醇合成，进而影响稻瘟菌致病性的新机制，并提出了防控稻瘟病的新策略。
稻瘟菌是水稻“杀手”，严重威胁全球稻米生产。麦角甾醇（Ergosterol）是真菌细胞膜的重要成分，对维持细胞膜的完整性和功能至关重要。麦角甾醇生物合成相关基因（ERG）是抗真菌药物的主要靶点，但关于ERG基因翻译调控的研究几乎是空白。
tRNA是翻译机器的关键组分，也是转录后修饰最多的RNA。目前，已在tRNA中发现超过100种不同类型的化学修饰。其中，第58位的N1-methyladenosine（m1A58）是首个被发现的可逆tRNA修饰，由保守的Trm6/Trm61甲基转移酶复合体催化。在大多数真核生物中，敲除TRM6和TRM61基因是致死的，表明该修饰的重要性。尽管已有研究表明该修饰通过调控翻译起始和翻译延伸影响众多生命过程，但其具体机制尚未完全阐明。
在本研究中，我们发现敲除稻瘟菌TRM6和TRM61基因并不致死，这为深入研究m1A58修饰的功能和机制提供了绝佳的机会。在稻瘟菌中，Trm6/Trm61复合体催化51中tRNA形成不同水平的m1A58修饰。该修饰通过影响翻译起始和翻译延伸，对稻瘟菌整体翻译水平的调控起着至关重要的作用。具体而言，该修饰通过影响tRNA与真核生物翻译延伸因子eEF1的结合，促进特定密码子的翻译延伸速率。进一步研究表明，m1A58修饰缺失导致ERG基因翻译减弱、麦角甾醇水平降低，进而显著削弱了稻瘟菌的致病力。此外，我们发现联合使用福美双和ERG抑制剂咪鲜胺，能同时靶向tRNA m1A58修饰和麦角甾醇合成，从而显著增强稻瘟菌的防控效果。
该研究利用稻瘟菌非致死性TRM6和TRM61基因突变体，首次系统地阐明了tRNAm1A58在翻译调控中的重要作用，并提出了该修饰调控翻译延伸的新机制，深化了对tRNA修饰的理解。另一方面，本研究首次揭示了m1A58修饰介导的翻译调控在稻瘟菌致病性中的关键作用，并发现同时靶向m1A58修饰和麦角甾醇合成通路可以有效增强稻瘟病的防控能力，为防控真菌病害提供了新思路。
华中农业大学生命科学技术学院博士研究生何榕蓉、李益楠及植物科学技术学院博士研究生吕子威为该论文共同第一作者，华中农业大学生命科学技术学院周志鹏教授和植物科学技术学院陈小林教授为共同通讯作者。生命科学技术学院徐曙彤教授课题组为该研究提供了重要帮助。本研究得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金及农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室等项目的资助。
原文链接：https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807（24）00485-4
日期：2024-10-12
