Epichloë festucae由来の核タンパク質NsiAは、MAPキナーゼMpkBと相互作用し、共生感染や菌糸体融合に必要な遺伝子の発現を制御していることが明らかになった

A nuclear protein NsiA from Epichloë festucae interacts with a MAP kinase MpkB and regulates the expression of genes required for symbiotic infection and hyphal cell fusion.

• Aiko Tanaka
• Shota Kamiya
• Yoshino Ozaki
• Shinichi Kameoka
• Yuka Kayano
• Saikia Sanjay
• Fumitake Akano
• Aiko Uemura
• Hiroki Takagi
• Ryohei Terauchi
• Jun-Ichi Maruyama
• Hamzeh Haj Hammadeh
• André Fleissner
• Barry Scott
• Daigo Takemoto

抄録

内生菌であるEpichloë festucaeは、冷涼期のイネ科植物の細胞間空間を全身的にコロニー化し、相互共生を確立する。本研究では、この菌糸状菌の菌糸体の成長は、宿主植物の成長と同期して厳密に制御されていることを明らかにした。共生遺伝子を同定するための遺伝子スクリーニングにより、宿主植物と拮抗的な相互作用を有する変異体FR405が同定された。FR405変異体に感染した多年草ライグラスは発育不全に陥り、早熟な産卵と死を経験した。FR405の破壊された遺伝子は、核局在化タンパク質をコードしており、共生感染のための核タンパク質のNsiAとして指定されている。これまでに単離された共生感染変異体と同様に、NsiA変異体は糸状細胞の融合に欠陥がある。NsiAは、C2H2ジンクフィンガー転写因子であるSte12、およびMAPキナーゼMpkBと相互作用する。これらはいずれも、他の真菌種では細胞融合に必須の構成要素として知られている。E. festucaeでは、MpkBは細胞融合に必須であるが、Ste12は必須ではない。nsiA変異体では、proA/adv-1、pro41/ham-6、ham7、ham8、およびham9を含む細胞融合および共生に必要ないくつかの遺伝子の発現がダウンレギュレーションされた。しかし、Neurospora crassaのNsiAオルソログは、糸球融合には必須ではなかった。これらの結果から、NsiAとSte12オルソログの菌糸融合における役割は真菌種間で異なることが明らかになった。

The endophytic fungus Epichloë festucae systemically colonizes the intercellular spaces of cool-season grasses to establish a mutualistic symbiosis. Hyphal growth of the endophyte within the host plant is tightly regulated and synchronized with the growth of the host plant. A genetic screen to identify symbiotic genes identified mutant FR405 that had an antagonistic interaction with the host plant. Perennial ryegrass infected with the FR405 mutant were stunted and underwent premature senescence and death. The disrupted gene in FR405 encodes a nuclear-localized protein, designated as NsiA for nuclear protein for symbiotic infection. Like previously isolated symbiotic mutants the nsiA mutant is defective in hyphal cell fusion. NsiA interacts with Ste12, a C2H2 zinc-finger transcription factor, and a MAP kinase MpkB. Both are known as essential components for cell fusion in other fungal species. In E. festucae, MpkB, but not Ste12, is essential for cell fusion. Expression of several genes required for cell fusion and symbiosis, including proA/adv-1, pro41/ham-6, ham7, ham8 and ham9 were down-regulated in the nsiA mutant. However, the NsiA orthologue in Neurospora crassa was not essential for hyphal cell fusion. These results demonstrate that the roles of NsiA and Ste12 orthologues in hyphal cell fusion are distinctive between fungal species.

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