禾谷镰刀菌中SUMO通过修饰转录因子FgSR调控病菌DNA损伤修复

发布时间：2020-05-28 11:16

【摘要】：SUMO(small ubiquitin-related modifier)修饰作为一种类泛素修饰,广泛存在于所有真核生物中,在细胞周期、胁迫应对、转录调控和核质运输等方面发挥重要作用。SU]MO前体在蛋白酶(ULPs/SENPs)作用下被剪切成暴露C-末端双甘氨酸基序(GG)的成熟SUMO分子,然后通过SUMO激活酶E1(SUMO Activating Enzyme,SAE/Aos1,Uba2)激活后,转移到 SUMO 结合酶 E2(SUMO-conjugating Enzyme,Ubc9),在 SUMO 连接酶 E3(SUMO Ligating Enzyme,E3)或 SUMO 相互作用基序(SUMOInteractionMotif,SIM)的非共价结合作用下与底物蛋白赖氨酸残基共价结合进行修饰。SUMO修饰是个可逆的过程,修饰后的SUMO—底物蛋白结合体在蛋白酶作用下可发生去SUMO化。目前SUMO修饰的研究主要集中在哺乳动物和酵母中,在丝状真菌中的研究较少。近年来,由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)引起的赤霉病已成为影响我国小麦安全生产的重要病害之一。本研究在禾谷镰刀菌中展开SUMO修饰途径生物学功能的研究,预期结果将拓宽对真菌中SUMO修饰生物功能的理解。本文通过基因敲除和回补的方法对禾谷镰刀菌SUMO修饰途径中关键元件FgSmt3、FgAos1、FgUba2、FgUlp1 和 FgUlp2 生物学功能展开研究,发现:1)SUMO途径参与病菌的DNA损伤修复;2)通过亲和捕获的试验发现调控DNA损伤修复的转录因子FgSR被SUMO修饰,鉴定FgSR上SIM2 domian和6个赖氨酸是SUMO修饰所必需的;3)酵母双杂和Western Blot试验表明,DNA损伤胁迫条件下,FgSmt3对FgSR进行SUMO化修饰,调控FgSR细胞核和细胞质的分布,同时被修饰的FgSR会招募染色质重塑复合体SWI/SNF进而共同调控DNA胁迫响应基因的转录,最终参与DNA损伤响应及修复过程;4)此外,发现禾谷镰刀菌中SUMO修饰调控病菌的发育和致病。本研究揭示了禾谷镰刀菌中SUMO修饰调控病菌DNA损伤修复的机制,拓宽真菌中SUMO修饰生物功能和DNA损伤修复的认识。
【图文】：

底物,种类,基序,方式

其中包括依赖墙酸化修饰的基序ＰＤＳＭｓ邋（邋Ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ逡逑ＳＵＭＯ邋Ｍｏｔｉｆｓ邋）、依赖负电荷的氨基酸基序邋ＮＤＳＭｓ邋（Ｎｅｇａｔｉｖｅｌｙ邋Ｃｈａｒｇｅｄ邋Ａｍｉｎｏ逡逑Ａｃｉｄ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ邋ＳＵＭＯ邋Ｍｏｔｉｆｓ）邋［３６］（图１．５）。ＰＤＳＭｓ主要发生于被激酶磷酸化修饰逡逑的底物中且在磷酸化修饰位点附近的ＳＵＭＯ识别基序（ｉｔＫＸ（Ｄ／Ｅ）ＸＸＳＰ）邋［３７］。逡逑９逡逑

序列,基序,非典型

／＾ＳＵＭＯＮ逡逑＼ｐｒｏｔｅａｓｅ／逦Ｐｏｌｙｓｕｍｏｙｌａｔｉｏｎ逡逑图１．４邋ＳＵＭＯ化修饰底物方式种类逡逑Ｆｉｇ．邋１．４邋Ｔｈｅ邋ｗａｙｓ邋ｏｆ邋ｓｕｂｓｔｒａｔｅ邋ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｂｙ邋ＳＵＭＯ［３３］．逡逑通过对已知的ＳＵＭＯ化修饰底物研究发现，ＳＵＭＯ化修饰多发生于均包含的逡逑共识基序Ｗ－Ｋ－Ｘ－Ｅ／Ｄ上，其中Ｗ是大的疏水残基，，Ｘ是带有酸性残基的氨基酸，Ｅ逡逑为谷氨酸，Ｄ为天冬氨酸［３４］。这些残基被修饰的底物发生在经典ＳＵＭＯ共有基序逡逑Ｗ－Ｋ－Ｘ－Ｅ的赖氨酸残基上。这些残基可直接与ＳＵＭＯ的Ｅ２结合酶相互作用进而调逡逑控Ｅ２结合酶与底物间的稳定性。由于ＳＵＭＯ的共识基序接受Ｅ２连接酶扩展的构逡逑象，因此中－Ｋ－Ｘ－Ｅ基序在调控底物被ＳＵＭＯ化修饰过程中发挥重要作用［３５］。逡逑除了由４个氨基酸组成的典型ＳＵＭＯ共识基序外，经研究发现存在包含共识基逡逑序在内的更长的识别序列以及在一些ＳＵＭＯ修饰底物中鉴定的其他组分的非典型逡逑共识序列，其中包括依赖墙酸化修饰的基序ＰＤＳＭｓ邋（邋Ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ逡逑ＳＵＭＯ邋Ｍｏｔｉｆｓ邋）、依赖负电荷的氨基酸基序邋ＮＤＳＭｓ邋（Ｎｅｇａｔｉｖｅ
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S435.121.45

【参考文献】