Die Histon-H4K20-Methyltransferase Kmt5 des Maispathogens Colletotrichum graminicola ist ein Virulenzfaktor und steuert die Genexpression in vegetativen Hyphen

Abstract

Während der Infektion durchläuft das Maispathogen Colletotrichum graminicola tiefgreifende Veränderungen der Zellmorphologie und Ernährungsweise, wobei zahlreiche Gene differenziell exprimiert werden. Über die epigenetische Regulation der stadienspezifischen Genexpression in C. graminicola ist bisher wenig bekannt. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Histon-H4K20-Methyltransferase Kmt5 in C. graminicola unabdingbar für die Etablierung der Mono-, Di- und Trimethylierung von H4K20 ist und eine essentielle Rolle für die Regulation zahlreicher Gene in vegetativen Hyphen sowie die Differenzierung intakter Appressorien spielt. Die gezielte Deletion von KMT5 führte zum Verlust der Mono-, Di- und Trimethylierung von H4K20. Die vegetativen Hyphen der Deletionsmutante zeigten eine beeinträchtigte Zellwandintegrität und einen veränderten Sekundärmetabolismus. Untersuchungen infizierter Maisblätter zeigten, dass die KMT5-Deletion in einer reduzierten Virulenz resultierte.

During infection the maize pathogen Colletotrichum graminicola undergoes profound changes in cell morphology and nutrition with numerous genes being differentially expressed. Little is known about the epigenetic regulation of stadium-specific gene expression in C. graminicola. In this study it was shown that the histone H4K20 methyltransferase Kmt5 in C. graminicola is indispensable for the establishment of mono-, di- and trimethylation of H4K20 and plays an essential role for the regulation of numerous genes in vegetative hyphae as well as the differentiation of intact appressoria. The targeted deletion of KMT5 led to the loss of mono-, di- and trimethylation of H4K20. The vegetative hyphae of the deletion mutants showed impaired cell wall integrity and altered secondary metabolism. Studies of infected maize leaves showed that KMT5 deletion resulted in reduced virulence.