W toku przemian ewolucyjnych patogeny rozwinęły wiele strategii inwazyjnych, do których zaliczamy m.in. syntezę endogennej cząsteczki sygnałowej – tlenku azotu (NO). Udokumentowano m.in., że również fitopatogeny należące do unikatowej grupy organizmów grzybopodobnych są zdolne do syntezy NO i mogły wykorzystać tę cząsteczkę jako skuteczną broń, dzięki której opanowały organizm rośliny-gospodarza. Proponowane badania mają na celu wyjaśnienie nowego aspektu metabolizmu NO u patogenicznego lęgniowca Phytophthora infestans (Mont.) de Bary związanego z zaangażowaniem tej cząsteczki w regulację stopnia acetylacji białek histonowych. Funkcjonalne ogniwo łączące NO z acetylacją/deacetylacją histonów może bowiem determinować wysoką plastyczność patogena, przejawiającą się adaptacją do nowych środowisk oraz wzrostem patogeniczności. Co ciekawe, w tej grupie mikroorganizmów nie zaobserwowano rearanżacji chromatyny związanej z metylacją DNA w postaci 5-metylocytozyny, zatem reakcje acetylacji i deacetylacji mogą stanowić skuteczny sposób kontroli transkrypcji. 

W pierwszych etapach projektu planuje się wyjaśnić, czy i w jakim stopniu NO modyfikuje wzorce acetylacji białek histonowych oraz zidentyfikować zmiany transkryptomu wywołane stanem acetylacji histonów w odpowiedzi na NO. Ponieważ enzymami odpowiedzialnymi za odwracalną acetylację histonów są acetylotransferazy histonowe (HATs) oraz deacetylazy histonowe (HDACs), w dalszej kolejności zaplanowano wielopoziomową analizę ekspresji genów HATs oraz HDACs. Ponadto immunodetekcja oraz analizy bioinformatyczne wskażą, czy NO bezpośrednio modyfikuje HATs i HDACs na drodze S-nitrozylacji i/lub nitrowania. Z kolei, aby opisać pośredni wpływ NO na rekrutację aktywatorów i represorów transkrypcji, zaplanowano eksperymenty obejmujące immunoprecypitację chromatyny połączoną z głębokim sekwencjonowaniem. W końcowym etapie projektu, w oparciu o podejście farmakologiczne, zostaną opisane fizjologiczne konsekwencje określonych wcześniej wzorców acetylacji histonów zależnych od NO. Podejście to pozwoli wskazać korelacje pomiędzy NO a wzorcami acetylacji białek m.in. w kontekście wirulencji P. infestans. 

Proponowane badania będą prowadzone w oparciu o analizę porównawczą pomiędzy izolatem wirulentnym (vr) i awirulentnym (avr) P. infestans względem wybranego genotypu ziemniaka Solanum tuberosum L.), co pozwoli zidentyfikować zdarzenia istotne dla wirulencji patogena. Ponadto eksperymenty będą uwzględniały fazę saprofityczną mikroorganizmu oraz fazę in planta, wskazując odpowiednio zdarzenia rozwojowe oraz związane ze strategią ofensywną patogena. 

Wyniki uzyskane w następstwie realizacji proponowanego projektu, w pełni wpisują się w tematykę badań podstawowych, zarówno w aspekcie wyjaśnienia molekularnych mechanizmów epigenetycznej kontroli ekspresji genów u P. infestans, jak również roli acetylacji/deacetylacji białek histonowych u eukariotycznych patogenów. Należy podkreślić, iż regulacja transkrypcji indukowana oddziaływaniem pomiędzy NO a HDACs i/lub HATs w strukturach patogena oferuje sprawny i odwracalny mechanizm kontroli ekspresji genów, zaangażowanych m.in. w strategię ofensywną, jak i adaptację do nowych środowisk bytowania patogenu. W świetle powyższego, NO może pełnić strategiczną rolę w organizmie agresora w warunkach presji środowiska. 

https://projekty.ncn.gov.pl/opisy/433232-pl.pdf