Analyse à l’échelle du génome de la distribution des modifications des histones à l’aide de la méthode de séquençage par immunoprécipitation de la chromatine dans Magnaporthe oryzae

L’épigénétique est une branche de la recherche génétique qui fait référence au changement héréditaire de l’expression des gènes sans modifier la séquence nucléotidique des gènes. Un nombre croissant d’études ont montré que la régulation épigénétique joue un rôle important dans la croissance et le développement des cellules eucaryotes, y compris la chromatine qui régule et affecte l’expression des gènes par le processus dynamique de repliement et d’assemblage dans des structures d’ordre supérieur^1,2. Le remodelage de la chromatine et la modification covalente des histones affectent et régulent la fonction et la structure de la chromatine par la variation des polymères de chromatine, atteignant ainsi la fonction de régulation de^{l’expression}des gènes³,^4,5,6. Les modifications post-traductionnelles de l’histone comprennent l’acétylation, la phosphorylation, la méthylation, la monoubiquitination, la sumoylation et la ribosylation ADP^7,8,9. La méthylation de l’histone H3K4, en particulier la triméthylation, a été mappée aux sites de départ de la transcription où elle est associée à la réplication de la transcription, à la recombinaison, à la réparation et au traitement de l’ARN chez les eucaryotes^10,11.

La technologie ChIP-seq a été introduite en 2007 et est devenue la norme expérimentale pour l’analyse à l’échelle du génome de la régulation transcriptionnelle et des mécanismes épigénétiques^12,13. Cette méthode convient à l’échelle du génome et permet d’obtenir des informations sur l’interaction des histones ou des facteurs de transcription, y compris des segments d’ADN de protéines de liaison à l’ADN. Toute séquence d’ADN réticulée à des protéines d’intérêt coprécipitera dans le cadre du complexe chromatine. Des techniques de séquençage de nouvelle génération sont également utilisées pour séquencer 36 à 100 bp d’ADN, qui sont ensuite appariés au génome cible correspondant.

Chez les champignons phytopathogènes, la recherche a récemment commencé à étudier comment les modifications de la méthylation des histones régulent leurs gènes cibles dans le processus de pathogénicité. Certaines études antérieures ont prouvé que la régulation des gènes liés à l’histone méthylase se reflète principalement dans le silençage génique et la catalyse de la production de métabolites secondaires (SM). MoSet1 est la méthylase H3K4 dans M. oryzae. L’élimination de ce gène entraîne la délétion complète de la modification H3K4me3¹⁴. Par rapport à la souche de type sauvage, l’expression du gène MoCEL7C dans le mutant est inhibée à l’état induit par le CMC et à l’état non induit (glucose ou cellobiose), l’expression du MoCEL7C augmentée^{de 15.} Dans Fusarium graminearum,KMT6 peut catalyser la modification de la méthylation de H3K27me3, réguler le développement normal des champignons et aider à réguler le « génome cryptique » contenant le groupe de gènes SM^16,17,18,19. En 2013, Connolly a rapporté que la méthylation H3K9 et H3K27 régule le processus pathogène des champignons par le biais de métabolites secondaires et de facteurs effecteurs qui régulent l’inhibition des gènes cibles²⁰. Chez Aspergillus,la modification des histones H3K4me2 et H3K4me3 est liée à l’activation des gènes et joue un rôle important dans le contrôle de la régulation du niveau de chromatine des groupes de gènes SM^21. Chez M. oryzae,Tig1 (homologue à Tig1 chez les levures et les mammifères) est un HADC (histone désacétylase)^22. L’élimination du gène Tig1 entraîne la perte complète de la pathogénicité et de la capacité de production de spores chez le mutant nul. Il est plus sensible à un environnement peroxygénique, qui ne peut pas produire d’hyphes infectieux²².

L’explosion de riz causée par M. oryzae. est l’une des maladies du riz les plus graves dans la plupart des régions rizicoles du monde¹⁹. En raison de son processus d’infection représentatif, M. oryzae est similaire au processus d’infection de nombreux champignons pathogènes importants. Comme il peut facilement effectuer des opérations de génétique moléculaire, le champignon est devenu un organisme modèle pour l’étude des interactions fongiques-végétales²³. Le blocage de chaque étape du processus d’infection de M. oryzae peut entraîner une infection infructueuse. Les changements morphologiques au cours du processus d’infection sont strictement régulés par l’ensemble de la fonction du génome et la transcription des gènes. Parmi eux, les modifications épigénétiques telles que la méthylation des histones jouent un rôle essentiel dans la régulation transcriptionnelle des gènes fonctionnels^24,25. Cependant, jusqu’à présent, peu d’études ont été réalisées sur le mécanisme moléculaire des modifications épigénétiques telles que la méthylation des histones et l’acétylation des histones dans la transcription des gènes de pathogenèse chez M. oryzae. Par conséquent, le développement du mécanisme de régulation épigénétique du champignon de l’explosion du riz tout en recherchant le réseau de régulation en amont et en aval de ces gènes pathogènes aidera à développer des stratégies de prévention et de contrôle de l’explosion du riz.

Avec le développement de la génomique fonctionnelle telle que ChIP-seq, en particulier en épigénétique, cette méthode d’acquisition de données à haut débit a accéléré la recherche sur les chromosomes. En utilisant la technologie expérimentale ChIP-seq, la distribution à l’échelle du génome de la méthylation des histones (telles que H3K4me3, H3K27me3, H3K9me3) chez M. oryzae et d’autres champignons filamenteux peut être identifiée. Par conséquent, cette méthode peut aider à élucider les mécanismes moléculaires sous-jacents à la façon dont les modifications épigénétiques régulent leurs gènes cibles candidats au cours de la pathogenèse fongique en pathologie végétale.