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    Artigo

    The vtc4 Gene Influences Polyphosphate Storage, Morphogenesis, and Virulence in the Maize Pathogen Ustilago maydis

    Resumo

    O patógeno do milho Ustilago maydis muda de brotamento para crescimento filamentoso e dicariótico em resposta a sinais ambientais, incluindo status de nutrientes, crescimento no hospedeiro e presença de feromônios de acasalamento. O dikaryon filamentoso é capaz de se proliferar no tecido do hospedeiro para causar sintomas de doenças, inclusive tumores. A transição das células de levedura para os filamentos hifais é regulada por uma cascata de proteína quinase ativada por mitógeno e uma via de proteína quinase A (PKA) cíclica-AMP. A análise em série da expressão gênica com mutantes de PKA identificou ortólogos de componentes da via de aquisição de fosfato (PHO) como alvos transcricionais da via de PKA, incluindo os genes para Pho84, uma fosfatase ácida, e as chaperonas de transporte vacuolar Vtc1 e Vtc4. Em Saccharomyces cerevisiae, o Vtc4p é necessário durante a fusão de vesículas contendo fosfato inorgânico com a membrana vacuolar e o consequente acúmulo de fosfato armazenado como polifosfato (polyP) no vacúolo. Descobrimos que a exclusão do vtc4 em U. maydis também reduziu o polyP armazenado nos vacúolos. Curiosamente, os mutantes Δvtc4 possuíam uma morfologia celular filamentosa, em contraste com o crescimento em brotamento, semelhante ao de uma levedura, do progenitor do tipo selvagem. Os mutantes Δvtc4 também apresentaram redução do desenvolvimento de sintomas e da proliferação em plantas. A interação com a sinalização de PKA foi investigada com a geração de mutantes duplos Δvtc4 ubc1. A deleção do vtc4 suprimiu completamente o fenótipo de múltiplos brotos de um mutante Δubc1, indicando que os estoques de polyP são essenciais para essa característica induzida por PKA. Em geral, este estudo revela uma nova função para o acúmulo de polyP regulado por PKA no controle da morfogênese e da virulência dos fungos.



    Abstract

    The maize pathogen Ustilago maydis switches from budding to filamentous, dikaryotic growth in response to environmental signals including nutrient status, growth in the host, and the presence of mating pheromones. The filamentous dikaryon is capable of proliferating within host tissue to cause disease symptoms including tumors. The transition from yeast cells to hyphal filaments is regulated by a mitogen-activated protein kinase cascade and a cyclic-AMP-protein kinase A (PKA) pathway. Serial analysis of gene expression with PKA mutants identified orthologs of components of the PHO phosphate acquisition pathway as transcriptional targets of the PKA pathway, and these included genes for Pho84, an acid phosphatase, and the vacuolar transport chaperones Vtc1 and Vtc4. In Saccharomyces cerevisiae, Vtc4p is required during the fusion of inorganic-phosphate-containing vesicles to the vacuolar membrane and the consequent accumulation of phosphate stored as polyphosphate (polyP) in the vacuole. We found that deletion of vtc4 in U. maydis also reduced polyP stored in vacuoles. Intriguingly, Δvtc4 mutants possessed a filamentous cellular morphology, in contrast to the budding, yeast-like growth of the wild-type parent. The Δvtc4 mutants also displayed decreased symptom development and reduced proliferation in planta. The interaction with PKA signaling was further investigated by the generation of Δvtc4 ubc1 double mutants. Deletion of vtc4 completely suppressed the multiple-budded phenotype of a Δubc1 mutant, indicating that polyP stores are essential for this PKA-induced trait. Overall, this study reveals a novel role for PKA-regulated polyP accumulation in the control of fungal morphogenesis and virulence.


    Acessar artigo

    K. J. Boyce
    M. Kretschmer
    J. W. Kronstad

    2006 - Eukaryotic Cell

    Termos de indexação:

    carvão-do-milho, virulência dos fungos, transição morfológica, genes, proteína quinase, polifosfato, transporte vacúolar, patogênese vegetal, regulação metabólica, patógenos

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