Анализ генома Ceratocystis cacaofunesta выявляет масштабную экспансию генов внеклеточной фосфатидилинозитол-специфической фосфолипазы-C (PI-PLC)
Ceratocystis cacaofunesta genome analysis reveals a large expansion of extracellular phosphatidylinositol-specific phospholipase-C genes (PI-PLC)
Eddy Molano, Odalys Cabrera, Juliana José, Leandro Costa do Nascimento, Marcelo Falsarella Carazzolle, Paulo José Pereira Lima Teixeira, Javier C. Álvarez, Ricardo Tibúrcio, Paulo Massanari Tokimatu Filho, G.M.A. Lima, Rafael V. C. Guido, Thamy Lívia Ribeiro Corrêa, Adriana Franco Paes Leme, Piotr A. Mieczkowski, Gonçalo Amarante Guimarães Pereira
Аннотация (перевод)
Род Ceratocystis включает большое количество фитопатогенных грибов, вызывающих деградацию паренхимы ксилемы и разрушение сосудистой системы широкого спектра экономически важных растений. Ceratocystis cacaofunesta — некротрофный гриб, вызывающий смертельное увядание (вилт) какао. Цель данной работы — проанализировать геном C. cacaofunesta с помощью сравнительного подхода с геномами других Sordariomycetes, чтобы лучше понять молекулярные основы патогенности у рода Ceratocystis. Мы представляем анализ генома C. cacaofunesta с упором на секретируемые белки, которые могут представлять собой факторы патогенности. Сравнительный геномный анализ пяти видов Ceratocystidaceae и 23 других грибов Sordariomycetes показал сильное сокращение генного состава у рода Ceratocystis. Однако некоторые семейства генов продемонстрировали заметную экспансию, в частности семейство фосфатидилинозитол-специфических фосфолипаз-C (PI-PLC). Кроме того, расчеты скорости эволюции показывают, что процесс эволюции этого семейства направлялся положительным отбором. Интересно, что среди 82 генов PI-PLCs, идентифицированных в геноме C. cacaofunesta, 70 генов, кодирующих внеклеточные PI-PLCs, сгруппированы в восьми небольших скаффолдах, окруженных фрагментами транспозонов и следами инсерций, которые могут быть вовлечены в быструю эволюцию семейства PI-PLC. Экспериментальный секретом с использованием LC–MS/MS подтвердил 24% (86 белков) от общего прогнозируемого секретома (342 белка), включая четыре PI-PLCs и другие важные факторы патогенности. Анализ генома Ceratocystis cacaofunesta свидетельствует о том, что PI-PLCs могут играть роль в патогенности. Последующие функциональные исследования будут направлены на оценку этой гипотезы. Наблюдаемые генетические арсеналы вместе с анализом семейства PI-PLC, представленным в этой работе, выявляют существенные различия в геноме Ceratocystis по сравнению с классическими сосудистыми грибами Verticillium и Fusarium. В совокупности наши анализы дают новое представление об эволюции и молекулярных основах фитопатогенности.
Оригинальная аннотация
The Ceratocystis genus harbors a large number of phytopathogenic fungi that cause xylem parenchyma degradation and vascular destruction on a broad range of economically important plants. Ceratocystis cacaofunesta is a necrotrophic fungus responsible for lethal wilt disease in cacao. The aim of this work is to analyze the genome of C. cacaofunesta through a comparative approach with genomes of other Sordariomycetes in order to better understand the molecular basis of pathogenicity in the Ceratocystis genus. We present an analysis of the C. cacaofunesta genome focusing on secreted proteins that might constitute pathogenicity factors. Comparative genome analyses among five Ceratocystidaceae species and 23 other Sordariomycetes fungi showed a strong reduction in gene content of the Ceratocystis genus. However, some gene families displayed a remarkable expansion, in particular, the Phosphatidylinositol specific phospholipases-C (PI-PLC) family. Also, evolutionary rate calculations suggest that the evolution process of this family was guided by positive selection. Interestingly, among the 82 PI-PLCs genes identified in the C. cacaofunesta genome, 70 genes encoding extracellular PI-PLCs are grouped in eight small scaffolds surrounded by transposon fragments and scars that could be involved in the rapid evolution of the PI-PLC family. Experimental secretome using LC–MS/MS validated 24% (86 proteins) of the total predicted secretome (342 proteins), including four PI-PLCs and other important pathogenicity factors. Analysis of the Ceratocystis cacaofunesta genome provides evidence that PI-PLCs may play a role in pathogenicity. Subsequent functional studies will be aimed at evaluating this hypothesis. The observed genetic arsenals, together with the analysis of the PI-PLC family shown in this work, reveal significant differences in the Ceratocystis genome compared to the classical vascular fungi, Verticillium and Fusarium. Altogether, our analyses provide new insights into the evolution and the molecular basis of plant pathogenicity.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/ba7d421e-7a56-4e4f-af70-0428bf3d5eaf
DOI: 10.60692/k0mg6-34h57