Published June 29, 2023
| Version v1
Publication
Open
Inhibition of chitin deacetylases to attenuate plant fungal diseases
Creators
- 1. Dalian University
- 2. Dalian University of Technology
- 3. Nanjing Agricultural University
- 4. Chinese Academy of Agricultural Sciences
- 5. Institute of Plant Protection
- 6. Biotechnology Research Institute
Description
Phytopathogenic fungi secrete chitin deacetylase (CDA) to escape the host's immunological defense during infection. Here, we showed that the deacetylation activity of CDA toward chitin is essential for fungal virulence. Five crystal structures of two representative and phylogenetically distant phytopathogenic fungal CDAs, VdPDA1 from Verticillium dahliae and Pst_13661 from Puccinia striiformis f. sp. tritici, were obtained in ligand-free and inhibitor-bound forms. These structures suggested that both CDAs have an identical substrate-binding pocket and an Asp-His-His triad for coordinating a transition metal ion. Based on the structural identities, four compounds with a benzohydroxamic acid (BHA) moiety were obtained as phytopathogenic fungal CDA inhibitors. BHA exhibited high effectiveness in attenuating fungal diseases in wheat, soybean, and cotton. Our findings revealed that phytopathogenic fungal CDAs share common structural features, and provided BHA as a lead compound for the design of CDA inhibitors aimed at attenuating crop fungal diseases.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تفرز الفطريات المسببة للأمراض النباتية نازعة أسيتيل الكيتين (CDA) للهروب من الدفاع المناعي للمضيف أثناء العدوى. هنا، أظهرنا أن نشاط نزع الأسيتيل من CDA نحو الكيتين ضروري للفوعة الفطرية. تم الحصول على خمسة هياكل بلورية من اثنين من CDAs الفطرية المسببة للأمراض النباتية التمثيلية والبعيدة وراثيا، VdPDA1 من Verticillium dahliae و Pst _13661 من Puccinia striiformis f. sp. tritici، في أشكال خالية من الربيطة ومقيدة بالمثبطات. اقترحت هذه الهياكل أن كلا من CDAs لهما جيب ربط ركيزة متطابق وثلاثي Asp - His - His لتنسيق أيون معدني انتقالي. بناءً على الهويات الهيكلية، تم الحصول على أربعة مركبات تحتوي على جزء من حمض البنزوهيدروكساميك (BHA) كمثبطات فطرية مسببة للأمراض النباتية. أظهرت BHA فعالية عالية في تخفيف الأمراض الفطرية في القمح وفول الصويا والقطن. كشفت النتائج التي توصلنا إليها أن الأجسام المضادة للفطريات المسببة للأمراض النباتية تشترك في سمات هيكلية مشتركة، وقدمت BHA كمركب رئيسي لتصميم مثبطات الأجسام المضادة للفطريات التي تهدف إلى تخفيف الأمراض الفطرية للمحاصيل.Translated Description (French)
Les champignons phytopathogènes sécrètent de la chitine désacétylase (CDA) pour échapper à la défense immunologique de l'hôte pendant l'infection. Ici, nous avons montré que l'activité de désacétylation de la CDA vis-à-vis de la chitine est essentielle à la virulence fongique. Cinq structures cristallines de deux CDA fongiques phytopathogènes représentatifs et phylogénétiquement éloignés, VdPDA1 de Verticillium dahliae et Pst_13661 de Puccinia striiformis f. sp. tritici, ont été obtenues sous des formes sans ligand et liées à un inhibiteur. Ces structures suggèrent que les deux ADC ont une poche de liaison au substrat identique et une triade Asp-His-His pour coordonner un ion de métal de transition. Sur la base des identités structurales, quatre composés avec une fraction d'acide benzohydroxamique (BHA) ont été obtenus comme inhibiteurs de CDA fongiques phytopathogènes. Le BHA a montré une grande efficacité dans l'atténuation des maladies fongiques chez le blé, le soja et le coton. Nos résultats ont révélé que les ADC fongiques phytopathogènes partagent des caractéristiques structurelles communes et ont fourni du BHA comme composé principal pour la conception d'inhibiteurs de l'ADC visant à atténuer les maladies fongiques des cultures.Translated Description (Spanish)
Los hongos fitopatógenos secretan quitina desacetilasa (CDA) para escapar de la defensa inmunológica del huésped durante la infección. Aquí, mostramos que la actividad de desacetilación de CDA hacia la quitina es esencial para la virulencia fúngica. Se obtuvieron cinco estructuras cristalinas de dos CDA fúngicos fitopatógenos representativos y filogenéticamente distantes, VdPDA1 de Verticillium dahliae y Pst_13661 de Puccinia striiformis f. sp. tritici, en formas libres de ligandos y unidas a inhibidores. Estas estructuras sugirieron que ambos CDA tienen un bolsillo idéntico de unión al sustrato y una tríada Asp-His-His para coordinar un ion de metal de transición. Con base en las identidades estructurales, se obtuvieron cuatro compuestos con un resto de ácido benzohidroxámico (BHA) como inhibidores de CDA fúngicos fitopatógenos. El BHA mostró una alta eficacia para atenuar las enfermedades fúngicas en el trigo, la soja y el algodón. Nuestros hallazgos revelaron que los CDA fúngicos fitopatógenos comparten características estructurales comunes y proporcionaron BHA como compuesto principal para el diseño de inhibidores de CDA destinados a atenuar las enfermedades fúngicas de los cultivos.Files
s41467-023-39562-7.pdf.pdf
Files
(2.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:e54e516baa2468165453899e68ce10b2
|
2.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تثبيط انزيمات الكيتين لتخفيف الأمراض الفطرية النباتية
- Translated title (French)
- Inhibition des chitines désacétylases pour atténuer les maladies fongiques des plantes
- Translated title (Spanish)
- Inhibición de las quitina desacetilasas para atenuar las enfermedades fúngicas de las plantas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4382600456
- DOI
- 10.1038/s41467-023-39562-7
References
- https://openalex.org/W1587936708
- https://openalex.org/W1885778179
- https://openalex.org/W1986191025
- https://openalex.org/W1996009144
- https://openalex.org/W2014763530
- https://openalex.org/W2033166178
- https://openalex.org/W2038763676
- https://openalex.org/W2050607290
- https://openalex.org/W2081223427
- https://openalex.org/W208595593
- https://openalex.org/W2088867619
- https://openalex.org/W2090083636
- https://openalex.org/W2103503400
- https://openalex.org/W2113122247
- https://openalex.org/W2115367506
- https://openalex.org/W2124026197
- https://openalex.org/W2126715684
- https://openalex.org/W2143805973
- https://openalex.org/W2144978038
- https://openalex.org/W2146396346
- https://openalex.org/W2163341755
- https://openalex.org/W2180229411
- https://openalex.org/W2530806066
- https://openalex.org/W2558933047
- https://openalex.org/W2590991881
- https://openalex.org/W2605953917
- https://openalex.org/W2611907501
- https://openalex.org/W2612885746
- https://openalex.org/W2750956510
- https://openalex.org/W2753266365
- https://openalex.org/W2789761668
- https://openalex.org/W2800057751
- https://openalex.org/W2809890412
- https://openalex.org/W2890772005
- https://openalex.org/W2909352299
- https://openalex.org/W2911926846
- https://openalex.org/W2913500366
- https://openalex.org/W2944753849
- https://openalex.org/W2949461929
- https://openalex.org/W2963252488
- https://openalex.org/W2981275478
- https://openalex.org/W2983713728
- https://openalex.org/W3002429511
- https://openalex.org/W3014724025
- https://openalex.org/W3033794277
- https://openalex.org/W3083406432
- https://openalex.org/W3093206184
- https://openalex.org/W3095147562
- https://openalex.org/W3134333783
- https://openalex.org/W3136480758
- https://openalex.org/W3153527204
- https://openalex.org/W3160456625
- https://openalex.org/W3197226516
- https://openalex.org/W3206931383
- https://openalex.org/W3217020089
- https://openalex.org/W4221120167
- https://openalex.org/W4243030251
- https://openalex.org/W4283756202
- https://openalex.org/W4283797230
- https://openalex.org/W4375906345