FgMgv1-RIm1轴通过协同调控SAGA与SWI/SNF复合体激活靶基因转录的分子机制

本研究揭示了禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)中细胞壁完整性(CWI)通路核心激酶FgMgv1通过磷酸化转录因子FgRlm1，形成多聚体支架并协同招募染色质重塑复合体SWI/SNF和组蛋白乙酰转移酶复合体SAGA至靶基因启动子的全新调控机制。该发现为理解植物病原真菌响应环境刺激的表观遗传调控提供了重要框架，对开发新型抗真菌策略具有指导意义。

　　

在植物与病原菌的军备竞赛中，真菌细胞壁作为抵御宿主免疫的第一道防线，其动态重塑能力直接决定病原菌的生存与致病力。禾谷镰刀菌作为小麦赤霉病的主要病原体，不仅能造成作物减产，还会产生强致癌毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)。有趣的是，当真菌遭遇毒素诱导条件(TBI)或侵染植物时，其细胞壁会展现出惊人的韧性——这一现象暗示着某种精密的调控机制存在。然而，环境信号如何通过表观遗传修饰精确调控细胞壁重塑基因的表达，始终是领域内悬而未决的关键科学问题。

浙江大学农业与生物技术学院生物技术研究所的研究团队在《Nucleic Acids Research》发表的研究，首次揭示了细胞壁完整性(CWI)通路中MAPK激酶FgMgv1通过"脚手架"功能整合表观遗传调控模块的全新机制。研究采用RNA-seq分析差异表达基因，通过ChIP-seq鉴定转录因子结合位点，结合酵母双杂交(Y2H)和双分子荧光互补(BiFC)验证蛋白互作，并运用染色质免疫共沉淀(ChIP-qPCR)和微球菌核酸酶(MNase)消化实验解析染色质动态变化。

细胞壁完整性通路在毒素诱导条件下的激活
研究发现TBI条件触发FgMgv1磷酸化并核转位，同时显著上调几丁质合成酶基因表达。通过比较野生型与突变体对细胞壁降解酶的敏感性，证实ΔFgMgv1和ΔFgRlm1突变体细胞壁稳定性显著降低。

FgMgv1与FgRlm1的相互作用机制
酵母双杂交显示FgMgv1通过其激酶结构域与转录因子FgRlm1互作。BiFC实验捕捉到二者在细胞核内的动态结合，且这种互作仅在TBI条件下被特异性激活。

靶基因启动子的精确识别
ChIP-seq鉴定出FgRlm1结合的58个靶基因启动子区域，MEME程序预测出12/14bp的保守顺式元件。EMSA实验证实FgRlm1能特异性识别这些元件，其中包含关键几丁质合成酶基因FgCHS5和FgCHS7的启动子。

表观遗传复合体的协同招募
研究发现FgMgv1通过C端结构域与SWI/SNF复合体核心组分FgSnf5及SAGA复合体亚基FgTaf5/FgGcn5互作。在ΔFgMgv1突变体中，SAGA复合体介导的组蛋白H3K18/K27乙酰化水平和SWI/SNF介导的核小体重排均显著降低。

毒素合成与致病性的全局调控
通过构建FgTri1-GFP标记菌株，发现ΔFgMgv1、ΔFgGcn5和ΔFgSnf5均丧失毒素体形成能力。小麦接种实验显示这些突变体致病力显著减弱，外源添加DON可部分恢复其毒力。

该研究建立了"信号感知-转录调控-表观修饰"的完整调控链条：环境刺激激活FgMgv1后，其一方面通过磷酸化FgRlm1增强其DNA结合能力，另一方面形成多聚体支架，同时招募SWI/SNF（介导核小体重排）和SAGA（催化组蛋白乙酰化）复合体，三者协同打开染色质致密结构，最终激活细胞壁重塑基因的表达。这一发现不仅揭示了植物病原真菌适应环境的表观遗传新机制，其揭示的MAPK激酶"脚手架"功能，为理解真核生物信号转导与表观调控的耦合提供了范式转移。在应用层面，针对FgMgv1聚合界面或双重复合体招募结构域的设计抑制剂，可能成为控制赤霉病传播的新一代分子靶标。