Published October 30, 2018
| Version v1
Publication
Open
Label-Free Quantitative Proteomics of Lysine Acetylome Identifies Substrates of Gcn5 in Magnaporthe oryzae Autophagy and Epigenetic Regulation
Creators
- 1. South China Agricultural University
- 2. China National Rice Research Institute
Description
The rice blast fungus Magnaporthe oryzae poses a great threat to global food security. During its conidiation (asexual spore formation) and appressorium (infecting structure) formation, autophagy is induced, serving glycogen breakdown or programmed cell death function, both essential for M. oryzae pathogenicity. Recently, we identified an M. oryzae histone acetyltransferase (HAT) Gcn5 as a key regulator in phototropic induction of autophagy and asexual spore formation while serving a cellular function other than autophagy induction during M. oryzae infection. To further understand the regulatory mechanism of Gcn5 on M. oryzae pathogenicity, we set out to identify more Gcn5 substrates by comparative acetylome between the wild-type (WT) and GCN5 overexpression (OX) mutant and between OX mutant and GCN5 deletion (knockout [KO]) mutant. Our results showed that Gcn5 regulates autophagy induction and other important aspects of fungal pathogenicity, including energy metabolism, stress response, cell toxicity and death, likely via both epigenetic regulation (histone acetylation) and posttranslational modification (nonhistone protein acetylation). IMPORTANCE Gcn5 is a histone acetyltransferase that was previously shown to regulate phototropic and starvation-induced autophagy in the rice blast fungus Magnaporthe oryzae, likely via modification on autophagy protein Atg7. In this study, we identified more potential substrates of Gcn5-mediated acetylation by quantitative and comparative acetylome analyses. By epifluorescence microscopy and biochemistry experiments, we verified that Gcn5 may regulate autophagy induction at both the epigenetic and posttranslational levels and regulate autophagic degradation of a critical metabolic enzyme pyruvate kinase (Pk) likely via acetylation. Overall, our findings reveal comprehensive posttranslational modification executed by Gcn5, in response to various external stimuli, to synergistically promote cellular differentiation in a fungal pathogen.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يشكل فطر انفجار الأرز ماغنابورتي أوريزاي تهديدًا كبيرًا للأمن الغذائي العالمي. أثناء تكوينها (تكوين الأبواغ اللاجنسية) وتشكيلها (بنية العدوى)، يتم تحفيز الالتهام الذاتي، مما يؤدي إلى انهيار الجليكوجين أو وظيفة موت الخلايا المبرمجة، وكلاهما ضروري للإصابة بالأمراض. في الآونة الأخيرة، حددنا M. oryzae histone acetyltransferase (HAT) Gcn5 كمنظم رئيسي في التحريض الضوئي للبلعمة الذاتية وتشكيل الأبواغ اللاجنسية أثناء خدمة وظيفة خلوية أخرى غير تحريض البلعمة الذاتية أثناء عدوى M. oryzae. لمزيد من فهم الآلية التنظيمية لـ Gcn5 على M. oryzae الإمراضية، شرعنا في تحديد المزيد من ركائز Gcn5 من خلال الأسيتيلوم المقارن بين النوع البري (WT) وطفرة التعبير المفرط عن GCN5 (OX) وبين طفرة OX وطفرة حذف GCN5 (خروج المغلوب [KO]). أظهرت نتائجنا أن Gcn5 ينظم تحريض البلعمة الذاتية والجوانب الهامة الأخرى من الإمراضية الفطرية، بما في ذلك استقلاب الطاقة، والاستجابة للإجهاد، وسمية الخلايا والموت، على الأرجح عن طريق كل من التنظيم اللاجيني (أستلة الهيستون) وتعديل ما بعد الترجمة (أستلة البروتين غير الهيستون). أهمية Gcn5 هي ناقلة الأسيتيل هيستون التي ثبت سابقًا أنها تنظم الالتهام الذاتي الموجه ضوئيًا والناجم عن الجوع في فطر انفجار الأرز ماغنابورث أوريزاي، على الأرجح عن طريق التعديل على بروتين الالتهام الذاتي Atg7. في هذه الدراسة، حددنا المزيد من الركائز المحتملة للأسيتلة بوساطة Gcn5 من خلال التحليلات الكمية والمقارنة للأسيتيلوم. من خلال تجارب المجهر فوق الفلوري والكيمياء الحيوية، تحققنا من أن Gcn5 قد ينظم تحريض الالتهام الذاتي على المستويين اللاجيني وما بعد الترجمي وينظم التحلل الذاتي لإنزيم الأيض الحرج بيروفات كيناز (Pk) على الأرجح عن طريق الأستلة. بشكل عام، تكشف النتائج التي توصلنا إليها عن تعديل شامل بعد الترجمة نفذته Gcn5، استجابةً لمختلف المحفزات الخارجية، لتعزيز التمايز الخلوي بشكل تآزري في مسببات الأمراض الفطرية.Translated Description (French)
Le champignon de l'explosion du riz Magnaporthe oryzae constitue une grande menace pour la sécurité alimentaire mondiale. Au cours de sa conidiation (formation de spores asexuées) et de sa formation d'appressorium (structure infectieuse), l'autophagie est induite, servant la dégradation du glycogène ou la fonction de mort cellulaire programmée, toutes deux essentielles à la pathogénicité de M. oryzae. Récemment, nous avons identifié une histone acétyltransférase (HAT) Gcn5 de M. oryzae comme un régulateur clé de l'induction phototropique de l'autophagie et de la formation de spores asexuées tout en remplissant une fonction cellulaire autre que l'induction de l'autophagie pendant l'infection par M. oryzae. Pour mieux comprendre le mécanisme de régulation de Gcn5 sur la pathogénicité de M. oryzae, nous avons entrepris d'identifier plus de substrats de Gcn5 par acétylome comparatif entre le mutant de surexpression (OX) de type sauvage (WT) et GCN5 et entre le mutant OX et le mutant de délétion (knock-out [KO]) de GCN5. Nos résultats ont montré que Gcn5 régule l'induction de l'autophagie et d'autres aspects importants de la pathogénicité fongique, y compris le métabolisme énergétique, la réponse au stress, la toxicité cellulaire et la mort, probablement via la régulation épigénétique (acétylation des histones) et la modification post-traductionnelle (acétylation des protéines non histoniques). IMPORTANCE Gcn5 est une histone acétyltransférase dont il a déjà été démontré qu'elle régulait l'autophagie phototrope et induite par la famine chez le champignon Magnaporthe oryzae, probablement par modification de la protéine Atg7 de l'autophagie. Dans cette étude, nous avons identifié plus de substrats potentiels de l'acétylation médiée par Gcn5 par des analyses quantitatives et comparatives de l'acétylome. Par des expériences de microscopie par épifluorescence et de biochimie, nous avons vérifié que Gcn5 pouvait réguler l'induction de l'autophagie aux niveaux épigénétique et post-traductionnel et réguler la dégradation autophagique d'une enzyme métabolique critique, la pyruvate kinase (Pk), probablement par acétylation. Dans l'ensemble, nos résultats révèlent une modification post-traductionnelle complète exécutée par Gcn5, en réponse à divers stimuli externes, pour promouvoir de manière synergique la différenciation cellulaire chez un agent pathogène fongique.Translated Description (Spanish)
El hongo del arroz Magnaporthe oryzae representa una gran amenaza para la seguridad alimentaria mundial. Durante su conidiación (formación de esporas asexuales) y formación de apresorio (estructura infecciosa), se induce la autofagia, que sirve para la descomposición del glucógeno o la función de muerte celular programada, ambas esenciales para la patogenicidad de M. oryzae. Recientemente, identificamos una histona acetiltransferasa de M. oryzae (HAT) Gcn5 como un regulador clave en la inducción fototrópica de la autofagia y la formación de esporas asexuales mientras cumple una función celular distinta de la inducción de la autofagia durante la infección por M. oryzae. Para comprender mejor el mecanismo regulador de Gcn5 sobre la patogenicidad de M. oryzae, nos propusimos identificar más sustratos de Gcn5 mediante acetiloma comparativo entre el mutante de sobreexpresión (OX) de tipo salvaje (WT) y GCN5 y entre el mutante OX y el mutante de deleción (knockout [KO]) de GCN5. Nuestros resultados mostraron que Gcn5 regula la inducción de la autofagia y otros aspectos importantes de la patogenicidad fúngica, incluido el metabolismo energético, la respuesta al estrés, la toxicidad celular y la muerte, probablemente a través de la regulación epigenética (acetilación de histonas) y la modificación postraduccional (acetilación de proteínas no histónicas). IMPORTANCIA Gcn5 es una histona acetiltransferasa que se demostró previamente que regula la autofagia fototrópica e inducida por inanición en el hongo de la explosión del arroz Magnaporthe oryzae, probablemente a través de la modificación en la proteína de autofagia Atg7. En este estudio, identificamos más sustratos potenciales de acetilación mediada por Gcn5 mediante análisis cuantitativos y comparativos del acetiloma. Mediante microscopía de epifluorescencia y experimentos bioquímicos, verificamos que Gcn5 puede regular la inducción de autofagia tanto a nivel epigenético como postraduccional y regular la degradación autofágica de una enzima metabólica crítica piruvato quinasa (Pk) probablemente a través de la acetilación. En general, nuestros hallazgos revelan una modificación postraduccional integral ejecutada por Gcn5, en respuesta a diversos estímulos externos, para promover sinérgicamente la diferenciación celular en un patógeno fúngico.Files
e00270-18.full.pdf.pdf
Files
(16.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:2a895c22090f60487f496a53db482b2d
|
16.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحدد البروتينات الكمية الخالية من التسمية لليسين أسيتيلوم ركائز Gcn5 في ماغنابورث أوريزاي الالتهام الذاتي والتنظيم اللاجيني
- Translated title (French)
- La protéomique quantitative sans étiquette de l'acétylome de la lysine identifie les substrats de Gcn5 dans l'autophagie et la régulation épigénétique de Magnaporthe oryzae
- Translated title (Spanish)
- Proteómica cuantitativa sin etiqueta del acetiloma de lisina identifica sustratos de Gcn5 en la autofagia y regulación epigenética de Magnaporthe oryzae
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2903103760
- DOI
- 10.1128/msystems.00270-18
References
- https://openalex.org/W1571090306
- https://openalex.org/W1746145548
- https://openalex.org/W1756304830
- https://openalex.org/W1912405206
- https://openalex.org/W1912583355
- https://openalex.org/W1963521522
- https://openalex.org/W1973836920
- https://openalex.org/W1974116356
- https://openalex.org/W1979611479
- https://openalex.org/W2000042427
- https://openalex.org/W2011014580
- https://openalex.org/W2014902417
- https://openalex.org/W2015122569
- https://openalex.org/W2020747998
- https://openalex.org/W2024017574
- https://openalex.org/W2030571655
- https://openalex.org/W2038547721
- https://openalex.org/W2040808415
- https://openalex.org/W2044004523
- https://openalex.org/W2045611938
- https://openalex.org/W2045726291
- https://openalex.org/W2050532980
- https://openalex.org/W2061414976
- https://openalex.org/W2067948284
- https://openalex.org/W2073685814
- https://openalex.org/W2084064806
- https://openalex.org/W2089551665
- https://openalex.org/W2091448229
- https://openalex.org/W2092148219
- https://openalex.org/W2107631426
- https://openalex.org/W2123060905
- https://openalex.org/W2127364886
- https://openalex.org/W2127464671
- https://openalex.org/W2142913540
- https://openalex.org/W2157150183
- https://openalex.org/W2158759172
- https://openalex.org/W2159115629
- https://openalex.org/W2162903713
- https://openalex.org/W2171000032
- https://openalex.org/W2463195069
- https://openalex.org/W2553654982
- https://openalex.org/W2584159992
- https://openalex.org/W2623468729
- https://openalex.org/W2750794274
- https://openalex.org/W2809574675