近日，華中農業大學生命科學技術學院周志鵬教授課題組和植物科學技術學院陳小林教授課題組聯合在期刊《發育細胞》（Developmental Cell）發表了題為“tRNA-m1A Methylation Controls the Infection ofMagnaporthe oryzaeby Supporting Ergosterol Biosynthesis”的研究論文。該研究揭示了稻瘟菌tRNA m1A58修飾通過在翻譯水平調控麥角甾醇合成，進而影響稻瘟菌致病性的新機制，并提出了防控稻瘟病的新策略。
稻瘟菌是水稻“殺手”，嚴重威脅全球稻米生產。麥角甾醇（Ergosterol）是真菌細胞膜的重要成分，對維持細胞膜的完整性和功能至關重要。麥角甾醇生物合成相關基因（ERG）是抗真菌藥物的主要靶點，但關于ERG基因翻譯調控的研究幾乎是空白。
tRNA是翻譯機器的關鍵組分，也是轉錄后修飾最多的RNA。目前，已在tRNA中發現超過100種不同類型的化學修飾。其中，第58位的N1-methyladenosine（m1A58）是首個被發現的可逆tRNA修飾，由保守的Trm6/Trm61甲基轉移酶復合體催化。在大多數真核生物中，敲除TRM6和TRM61基因是致死的，表明該修飾的重要性。盡管已有研究表明該修飾通過調控翻譯起始和翻譯延伸影響眾多生命過程，但其具體機制尚未完全闡明。
在本研究中，我們發現敲除稻瘟菌TRM6和TRM61基因并不致死，這為深入研究m1A58修飾的功能和機制提供了絕佳的機會。在稻瘟菌中，Trm6/Trm61復合體催化51中tRNA形成不同水平的m1A58修飾。該修飾通過影響翻譯起始和翻譯延伸，對稻瘟菌整體翻譯水平的調控起著至關重要的作用。具體而言，該修飾通過影響tRNA與真核生物翻譯延伸因子eEF1的結合，促進特定密碼子的翻譯延伸速率。進一步研究表明，m1A58修飾缺失導致ERG基因翻譯減弱、麥角甾醇水平降低，進而顯著削弱了稻瘟菌的致病力。此外，我們發現聯合使用福美雙和ERG抑制劑咪鮮胺，能同時靶向tRNA m1A58修飾和麥角甾醇合成，從而顯著增強稻瘟菌的防控效果。
該研究利用稻瘟菌非致死性TRM6和TRM61基因突變體，首次系統地闡明了tRNAm1A58在翻譯調控中的重要作用，并提出了該修飾調控翻譯延伸的新機制，深化了對tRNA修飾的理解。另一方面，本研究首次揭示了m1A58修飾介導的翻譯調控在稻瘟菌致病性中的關鍵作用，并發現同時靶向m1A58修飾和麥角甾醇合成通路可以有效增強稻瘟病的防控能力，為防控真菌病害提供了新思路。
華中農業大學生命科學技術學院博士研究生何榕蓉、李益楠及植物科學技術學院博士研究生呂子威為該論文共同第一作者，華中農業大學生命科學技術學院周志鵬教授和植物科學技術學院陳小林教授為共同通訊作者。生命科學技術學院徐曙彤教授課題組為該研究提供了重要幫助。本研究得到了國家自然科學基金、中央高校基本科研業務費專項資金及農業微生物資源發掘與利用全國重點實驗室等項目的資助。
原文鏈接：https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807（24）00485-4
日期：2024-10-12
稻瘟菌是水稻“殺手”，嚴重威脅全球稻米生產。麥角甾醇（Ergosterol）是真菌細胞膜的重要成分，對維持細胞膜的完整性和功能至關重要。麥角甾醇生物合成相關基因（ERG）是抗真菌藥物的主要靶點，但關于ERG基因翻譯調控的研究幾乎是空白。
tRNA是翻譯機器的關鍵組分，也是轉錄后修飾最多的RNA。目前，已在tRNA中發現超過100種不同類型的化學修飾。其中，第58位的N1-methyladenosine（m1A58）是首個被發現的可逆tRNA修飾，由保守的Trm6/Trm61甲基轉移酶復合體催化。在大多數真核生物中，敲除TRM6和TRM61基因是致死的，表明該修飾的重要性。盡管已有研究表明該修飾通過調控翻譯起始和翻譯延伸影響眾多生命過程，但其具體機制尚未完全闡明。
在本研究中，我們發現敲除稻瘟菌TRM6和TRM61基因并不致死，這為深入研究m1A58修飾的功能和機制提供了絕佳的機會。在稻瘟菌中，Trm6/Trm61復合體催化51中tRNA形成不同水平的m1A58修飾。該修飾通過影響翻譯起始和翻譯延伸，對稻瘟菌整體翻譯水平的調控起著至關重要的作用。具體而言，該修飾通過影響tRNA與真核生物翻譯延伸因子eEF1的結合，促進特定密碼子的翻譯延伸速率。進一步研究表明，m1A58修飾缺失導致ERG基因翻譯減弱、麥角甾醇水平降低，進而顯著削弱了稻瘟菌的致病力。此外，我們發現聯合使用福美雙和ERG抑制劑咪鮮胺，能同時靶向tRNA m1A58修飾和麥角甾醇合成，從而顯著增強稻瘟菌的防控效果。
該研究利用稻瘟菌非致死性TRM6和TRM61基因突變體，首次系統地闡明了tRNAm1A58在翻譯調控中的重要作用，并提出了該修飾調控翻譯延伸的新機制，深化了對tRNA修飾的理解。另一方面，本研究首次揭示了m1A58修飾介導的翻譯調控在稻瘟菌致病性中的關鍵作用，并發現同時靶向m1A58修飾和麥角甾醇合成通路可以有效增強稻瘟病的防控能力，為防控真菌病害提供了新思路。
華中農業大學生命科學技術學院博士研究生何榕蓉、李益楠及植物科學技術學院博士研究生呂子威為該論文共同第一作者，華中農業大學生命科學技術學院周志鵬教授和植物科學技術學院陳小林教授為共同通訊作者。生命科學技術學院徐曙彤教授課題組為該研究提供了重要幫助。本研究得到了國家自然科學基金、中央高校基本科研業務費專項資金及農業微生物資源發掘與利用全國重點實驗室等項目的資助。
原文鏈接：https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807（24）00485-4
日期：2024-10-12
