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调节途径调节杀虫真菌感染相关的形态发生和致病性

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中国科学院分子植物科学卓越中心的WAMG Sibao教授,中国科学院上海营养与健康研究所计算生物学所合作伙伴CAS-MPG计算生物学研究所的魏刚教授及其同事,揭示了KMT2-Cre1-Hyd4调控途径在与感染相关的形态发生和针对蚊子的真菌致病性的协调调控中起着至关重要的作用。这项研究在线发表在《科学进展》上。

昆虫病原性真菌是唯一可以通过外骨骼直接感染昆虫宿主的病原体。在昆虫的感染过程中,真菌在宿主表皮上经历了明显的感染相关形态分化。当孢子落在昆虫的角质层上时,真菌在角质层上接受宿主特有的线索以刺激孢子萌发,然后区分专门的渗透器官(感染结构),即所谓的食堂。通过机械压力和角质层降解酶的结合,真菌穿透角质层并进入血co,压倒了昆虫的防御能力,最终杀死了宿主。

真菌与感染相关的复杂形态转变需要对基因表达程序进行快速和微调的调节。但是,对真菌感染相关形态发生的调控机制了解甚少。

在这项研究中,研究人员发现罗伯茨氏菌中的组蛋白赖氨酸甲基转移酶KMT2(MrKMT2)在表皮诱导后被上调。MrKMT2负责H3K4处的甲基化,并通过蚊子角质层感染过程中经由H3K4三甲基化(H3K4me3)上调转录因子基因Mrcre1来调节食欲的形成和真菌毒力。

此外,他们发现MrCre1进一步激活角质层诱导的基因疏水蛋白4(Mrhyd4)的表达,以调节食欲分化和真菌的毒性。

鉴定的MrKMT2-MrCre1-MrHyd4调节途径使真菌能够重新编程其基因表达,从而在表皮感染期间分化为食欲分化。

这些发现表明,表观遗传调控机制在调节昆虫真菌发病机理中起着关键作用。这项研究提供了新的见解,致病性真菌和昆虫宿主之间的分子相互作用以及真菌毒力的改善,以控制害虫和蚊媒疾病。

新兴和重新出现的蚊媒疾病在全球范围内的威胁日益严重,这构成了严重的人类健康问题。由于缺乏针对这些人类病原体的疫苗或有效治疗方法,使用化学杀虫剂进行病媒控制仍然是防治蚊媒疾病的主要工具。蚊子对杀虫剂的抗药性日益增长的威胁要求开发能够克服杀虫剂抗药性的更可持续的媒介控制工具。

真菌生物农药有望成为化学杀虫剂的环保替代品。昆虫病原真菌可有效杀灭对杀虫剂有抗性和对杀虫剂敏感的蚊子,并被认为是蚊媒的下一代控制剂。

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