Анализ протеома и фосфопротеома на базе Orbitrap Astral выявляет кандидатов-белки, связанных с фосфатидат-фосфатазой MoPah1 у Magnaporthe oryzae

Почему важен фермент, влияющий на заболевание риса

Рис — основной продукт питания для миллиардов людей, однако один микроскопический гриб, Magnaporthe oryzae, вызывает заболевание «пятнистость риса», которое может уничтожать целые поля. В этом исследовании изучают внутреннюю химию этого гриба, сосредотачиваясь на одном ферменте, MoPah1, который участвует в регулировании жировых и сигнальных молекул клетки. Сопоставляя тысячи белков и их «включатели/выключатели», исследователи выясняют, как этот фермент связывает базовый метаболизм с возможностью гриба заражать растения риса.

Гриб, проникающий в растения риса

Magnaporthe oryzae заражает листья риса с помощью специализированной структуры, называемой аппрессорием, которая накапливает огромное внутреннее давление, чтобы пробить поверхность листа. Для этого процесс гриб быстро расходует накопленные сахара и жиры. Ранее показали, что MoPah1 — фермент, превращающий фосфатидную кислоту в диацилглицерол — жизненно важен для такого образа жизни: удаление гена MoPah1 ослабляет гриб и снижает его способность вызывать болезнь. Но какие ещё белки связаны с MoPah1 и как этот фермент вписывается в более широкие клеточные сети, оставалось неясным.

Использование современных методов картирования белков

Чтобы ответить на эти вопросы, команда сравнила нормальные штаммы гриба с мутантом, лишённым MoPah1. Они сосредоточились на нитевидном росте (мицелии), поскольку мутант не способен формировать споры, обычно используемые для исследований инфекции. С помощью современного масс-спектрометра Orbitrap Astral и стратегии получения данных без предварительного отбора (DIA) они измеряли как количество белков, так и наличие фосфатных меток, действующих как молекулярные переключатели. В сумме было идентифицировано 6799 белков и более 15 000 сайтов фосфорилирования, причём сотни из них показали явное увеличение или уменьшение в мутанте. Этот большой и качественный набор данных даёт подробную картину того, как удаление MoPah1 перестраивает клетку гриба.

Сдвиги в использовании энергии и клеточном рециркуляции

При анализе типов белков, которые изменились, выделились две темы: метаболизм мембранных жиров и процесс «самопоедания» — аутофагия, который клетки используют для переработки компонентов и выживания при стрессе. Многие белки, участвующие в обмене глицерофосфолипидов — строительных блоков клеточных мембран — и в связанных энергетических путях, оказались изменёнными. Белки, связанные с аутофагией, особенно заметно изменяли свои паттерны фосфорилирования, что указывает на то, что MoPah1 влияет не только на синтез и распад липидов, но и на переработку собственных материалов грибом во время роста и инфекции. Подмножество из 72 белков изменилось и по количеству, и по состоянию фосфорилирования, выделяя их как приоритетных кандидатов для прямого или косвенного контроля со стороны MoPah1.

Поиск белковых партнёров MoPah1

Чтобы выйти за рамки корреляций, команда спросила, какие белки физически связываются с MoPah1. Они получили белок MoPah1, связанный с «хватом» (GST) в бактериях, а затем использовали его как приманку, чтобы выловить взаимодействующие белки из грибковых экстрактов. Масс-спектрометрия выявила 183 кандидата, многие из которых объединяются в большие белковые комплексы, что подтверждает идею о том, что MoPah1 занимает центральное место в обширных клеточных сетях. Среди этих партнёров выделялся один: Pmk1, ключевой сигнальный белок MAPK-пути, контролирующий формирование аппрессория, рост внутри растения и реакции на стресс. Дополнительные тесты дрожжевого двухгибридного анализа подтвердили, что MoPah1 и Pmk1 могут взаимодействовать напрямую.

Связь контроля липидов с сигналами инфекции

Собрав воедино эти данные, авторы предполагают, что MoPah1 помогает настраивать как баланс мембранных липидов, так и ключевые сигнальные пути в Magnaporthe oryzae. У грибов, лишённых MoPah1, широкие нарушения липидного обмена, переработки белков и MAPK-сигналинга, по-видимому, подрывают формирование и эффективность инфекционных структур, необходимых для проникновения в листья риса. Хотя исследование было ограничено образцами мицелия — поскольку мутант не может формировать споры — оно всё же предоставляет богатый ресурс данных по белкам и фосфорилированию, а также короткий список белков, наиболее вероятно работающих вместе с MoPah1. Для неспециалистов главный вывод таков: контроль одного фермента у патогена культурных растений может вызвать каскад изменений во многих клеточных системах, открывая новые подходы к пониманию и, возможно, в будущем — к подавлению гриба, угрожающего одному из важнейших продуктов питания в мире.

Цитирование: Zhao, J., Yang, L., Shi, X. et al. Orbitrap Astral–based proteome and phosphoproteome analysis identifies candidate proteins associated with the phosphatidate phosphatase MoPah1 in Magnaporthe oryzae. Sci Rep 16, 6901 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36940-1

Ключевые слова: грибковое заболевание риса, Magnaporthe oryzae, сети белков, липидный обмен, патогенность грибов