虽说CRISPR-Cas9系统在生物编辑领域大名鼎鼎,可植物病原真菌里的Khib修饰直到最近才把它的作用给彻底揭示出来。华中农业大学的黄俊斌团队把注意力放在了水稻头号“癌症”——稻曲菌的身上,首次揭开了这种“隐形开关”的神秘面纱。在这次研究中,他们把TMT定量蛋白组学技术给用了个透,居然在稻曲菌体内揪出了3426个Khib修饰位点,还有977个被修饰的蛋白。 更让人惊讶的是,这些修饰蛋白不光局限在组蛋白上,还四处乱跑,跑到了线粒体、细胞质、细胞核这些地方,简直就是无处不在。甚至连糖酵解、自噬、MAPK通路这些关键生物学过程里都有它们的身影。最有意思的是,那些跟毒力和应激相关的蛋白扎堆在一起形成了个“Khib集群”,看来这真的就是稻曲菌的超级开关。 研究人员发现去修饰酶UvRpd3就像是个大总管,专门负责“拧”这个开关。一旦UvRpd3出了问题或者突变了,菌株的致病力就会直线下降。原来,MAPK通路激酶UvSlt2本身也是个Khib受体,当UvRpd3和它互动后,把UvSlt2的K53、K60这两个赖氨酸位点上的Khib修饰给“抹掉”了。 经过分子动力学模拟显示,这两个位点的突变对UvSlt2整体结构没什么大影响,可就是这一微小的变化让它的疏水性大减。结果酶活被抑制了,下游信号传不下去了,稻曲菌也就失去了毒性。 这篇论文不仅仅证实了Khib修饰对稻曲菌的重要性,还画出了一条从翻译后修饰一直到致病力的完整链路。侵染刚开始时稻曲菌会调高Khib水平来激活防御基因;UvRpd3则会赶紧去“去酰”进行负调控,防止宿主反应过度。要是去酰酶失效了,菌株就会一直维持高毒力状态,水稻很快就会溃烂成球。 这个发现让PTMs不再是静态的标签,而是变成了动态的信号枢纽。为了开发抗稻曲病的新药靶提供了新思路。团队还发现了一种叫UvPal1的蛋白可以调控稻曲菌的发育和致病过程;敲除了UvCom1之后菌株连黑粉都长不出来;还有实验表明次生代谢产物ustiloxin A能扰乱斑马鱼的早期发育;稻曲菌素在水体中的检出率也被评估出来了。 展望未来的研究方向是要把这种看不见的“隐形开关”变成可以操控的“按钮”。下一步的重点就是开发特异性抑制剂阻断UvRpd3与UvSlt2的互作;利用CRISPR-Cas9精准编辑Khib受体位点来评估田间效果;再建立高通量筛选平台去找那些能调节Khib水平的小分子化合物。 从实验室走到田间,把这个看不见的Khib修饰变成可操控的致病闸门,这很可能就是下一轮绿色防控的突破口。