aBIOTECH | 陶增团队揭示病原真菌组蛋白修饰H3K36两个甲基转移酶介导不同转录活性的分子机制

组蛋白甲基转移酶Set2可催化组蛋白H3第36位赖氨酸的二甲基化和三甲基化(H3K36me2/3)，在真核生物的转录调控中发挥重要作用，通常认为与基因的转录激活相关。在酵母和高等真核生物中只有一个H3K36甲基转移酶，但在许多丝状真菌中发现了H3K36的两个甲基转移酶Ash1和Set2，但它们具体的功能尚不清楚。

近日，浙江大学农学院陶增团队在aBIOTECH上发表了题为“Two H3K36 methyltransferases differentially associate with transcriptional activity and enrichment of facultative heterochromatin in rice blast fungus”的研究论文。

在该研究中，作者解析了稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)中H3K36两个甲基转移酶Ash1和Set2介导不同转录活性的分子机制。通过同源重组的方法得到单敲和双敲突变体，结合Western Blotting和ChIP-seq分析，发现Ash1和Set2两者共同催化H3K36me2/3且存在功能冗余，Ash1主要负责催化大多数的H3K36me2，而Set2主要催化大多数的H3K36me3 (图1)。

图1  H3K36甲基转移酶Ash1和Set2共同催化H3K36me2/3

进一步通过转录组测序分析发现，在两个单敲突变体中差异表达基因的数目呈现相反的趋势：在Δash1的差异表达基因中转录上调的基因占绝对多数，而Δset2中以下调表达为主。联合RNA-seq和ChIP-seq分析，并结合Ash1和Set2催化的H3K36me2/3位点，发现Set2催化的H3K36me3与基因的转录激活相关，而Ash1催化的H3K36me2与基因转录抑制相关（图2）。因此，H3K36me不仅仅与基因的转录激活相关。

图2  Ash1和Set2介导不同的转录活性

然而Ash1催化的H3K36me2是如何介导基因的转录抑制呢？通过与兼性异染色质H3K27me3的结合位点对比发现，Ash1催化的H3K36me2与H3K27me3在染色质上的结合位点呈现较高程度的重叠，暗示两者发挥作用可能存在一定的关联。通过Western Blotting实验并结合RNA-seq与ChIP-seq分析发现，Ash1催化的H3K36me2与H3K27me3在染色质位点的占据与富集水平，以及对靶标基因的转录沉默存在相互调控，且共同发挥作用，但具体的分子机制还有待进一步阐述（图3）。总之，该研究初步揭示了致病真菌稻瘟病菌中H3K36me两个甲基转移酶催化并介导的不同转录活性与调控机制。

图3  Ash1催化的H3K36me2与H3K27me3共定位

该研究得到国家自然科学基金和国家青年人才项目的资助。浙江大学农学院博士生徐梦婷为本文第一作者，陶增研究员为通讯作者。浙江大学农学院硕士生孙子越，博士后熊笑辉，中国水稻研究所时焕斌与寇艳君研究员等参与了本研究。

作者简介

陶增，浙江大学农业与生物技术学院植物保护学科“百人计划”研究员、博士生导师。2021年入选国家青年人才项目，主要从事植物与病原真菌表观遗传学研究，从表观遗传学的角度解析植物与病原菌互作的分子基础，近年来以（共同）第一和通讯作者在Nature，Nature Plants，Plant Cell和New Phytologist等主流学术期刊上发表多篇研究论文(ORCID：0000-0003-3981-6675)。

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