Characterization of extracellular vesicles in the rice blast fungus

Abstract

세포 밖 소포체는 세포와 세포간의 의사소통과 기주-기생체 상호작용에서 중요한 역할을 한다. 곰팡이의 세포 밖 소포체는 리보 핵산, 단백질, 색소를 포함한 다양한 고분자 화합물을 포함하고 있다. 인체 병원성 곰팡이인 Cryptococcus neoformans에는 미세 리보 핵산, 메신저 리보 핵산, 그리고 병원성과 소포체 기반 수송에 관련되어 있는 단백질이 포함되어 있다. 하지만 식물 병원성 혹은 사상성 곰팡이에서는 세포 밖 소포체에 존재하는 고분자 화합물에 대한 연구가 미흡하다. 따라서, 식물 병원성 곰팡이인 벼 도열병균 (Magnaporthe oryzae)에서 세포 밖 소포체에 존재하는 고분자에 대 연구를 진행하였다. 우선 세포 밖 소포체를 분석하기 위하여, 분별원심분리를 이용하여 세포 밖 소포체를 분리한 후 투과전자현미경을 통해 관찰하였다. 이후 균사와 세포 밖 소포체로부터 미세 리보 핵산을 분리하였고 Illumina HiSeq을 통해 염기서열을 분석하였다. 그 결과 세포 밖 소포체와 균사로부터 각각 136,613 개와 2,456,719 개의 미세 리보핵산 서열을 밝혀낼 수 있었다. 세포 밖 소포체와 균사로부터 나온 미세 리보 핵산은 유래된 지점, 5 말단 염기, 크기 등에서 차이를 보였다. 또한, 세포 밖 소포체로부터 단백질을 추출하여 LC-MS/MS를 통해 동정하였다. 이를 통해 세포 밖 소포체로부터 두개의 병원성 관련 단백질인 MoSPE1과 MSP1을 포함한 14개의 단백질을 동정할 수 있었다. 요약하자면 벼 도열병균의 세포 밖 소포체로부터 미세 리보 핵산과 단백질을 동정하였다. 이 연구는 기생체에서 기주로 향하는 작용 단백질을 추적하는 새로운 기반을 제공할 것이다.

Extracellular vesicles (EVs) play important roles in cell-to-cell communications and also in host-microbe interactions. Fungal EVs contain complex macromolecules including RNAs, proteins, and pigments. In a human pathogenic fungus, Cryptococcus neoformans, EVs contain small RNAs (sRNAs), mRNAs, and proteins involved in pathogenicity and metabolic pathways. However, little is known about EV macromolecules in plant pathogenic or filamentous fungi. Therefore, I have researched on characterization of EVs in the model plant pathogenic fungus, Magnaporthe oryzae. As a first step to decipher EVs, EVs were isolated from mycelia of M. oryzae by differential centrifugation and observed under transmission electron microscope. sRNAs were also extracted from EVs and mycelia, and sequenced with Illumina HiSeq. 136,613 and 2,456,719 of distinctive sRNAs were identified from EVs and mycelia, respectively. sRNAs from EVs and mycelia exhibited differences in main origin site, 5end nucleotide, and size. Proteins were also extracted from EVs and identified by LC-MS/MS. Fourteen proteins were identified from EVs including two pathogenicity-related proteins, MoSPE1 and MSP1. In summary, repertories of sRNAs and proteins are identified in EVs of M. oryzae. These results will provide new platforms to decipher trafficking effector molecules from the pathogen to host plant.