木材減衰真菌胎盤とファネロチェエテのクリソスポリウムの遺伝子発現パターンは、分解中の木材基質組成の影響を受けます

非標識：さまざまな組成の原料に由来するリグノセルロースバイオマスの真菌分解に関与する特定の遺伝子と酵素の同定は、改善されたバイオエネルギープロセスの開発に不可欠です。木材回転菌における遺伝子発現に対する基質組成の効果を解明するために、茶色と白い岩菌の注釈付きゲノム、ロドニア胎盤（以前の胎盤後）およびファネロチェテ・クライソスポリウムに基づいてマイクロアレイを採用しました。私たちは、一般的な庭で栽培された数百樹の集団から選択された、異なる細胞壁化学を持つ3つの4歳のポプルストリコカルパ（Poplar）樹木の細胞壁の酵素分解に関与する遺伝子の発現を監視しました。木質基板を10、20、および30日間、木材崩壊菌とインキュベートしました。すべてのペアワイズ比較における転写産物の存在量の分析により、P。chrysosososporiumおよびP. plapentaの64および84の差次的に発現した遺伝子（> 2倍、p <0.05）が強調されました。また、クロスフンガルの比較により、異なる基質と時点にわたって、非常に差次的に発現した遺伝子（> 4倍、p <0.01）の配列が明らかになりました。これらの結果は、P。chrysososporiumおよびP. placentaの遺伝子発現プロファイルが、木材基板の組成とインキュベーション期間の影響を受けていることを明確に示しています。有意に発現した遺伝子の多くは、「未知の機能のタンパク質」をコードし、リグノセルロース分解におけるその役割を決定することは、将来の研究の機会と課題をもたらします。 重要性：この研究では、時間の経過とともに、異なる化学組成の3つの異なる自然に発生するポプラ基板上のコロニー形成およびインキュベーション中の2つの木材分解真菌（茶色と白い路菌）の発現パターンの変動について説明します。結果は、2つの真菌がその基質に差別的に反応し、いくつかの既知であり、さらに興味深いことに、現在未知の遺伝子がさまざまな基質組成に応答して高度に誤解されていることを明確に示しています。これらの発見は、触媒機能のためのいくつかの未知のタンパク質を特徴付ける必要性を強調していますが、生化学ベースのバイオエネルギープラットフォームなど、産業用途でリグノセルロース基質を分解するための酵素カクテルの効率を改善するための潜在的な候補タンパク質としても強調しています。

UNLABELLED: Identification of the specific genes and enzymes involved in the fungal degradation of lignocellulosic biomass derived from feedstocks with various compositions is essential to the development of improved bioenergy processes. In order to elucidate the effect of substrate composition on gene expression in wood-rotting fungi, we employed microarrays based on the annotated genomes of the brown- and white-rot fungi, Rhodonia placenta (formerly Postia placenta) and Phanerochaete chrysosporium, respectively. We monitored the expression of genes involved in the enzymatic deconstruction of the cell walls of three 4-year-old Populus trichocarpa (poplar) trees of genotypes with distinct cell wall chemistries, selected from a population of several hundred trees grown in a common garden. The woody substrates were incubated with wood decay fungi for 10, 20, and 30 days. An analysis of transcript abundance in all pairwise comparisons highlighted 64 and 84 differentially expressed genes (>2-fold, P < 0.05) in P. chrysosporium and P. placenta, respectively. Cross-fungal comparisons also revealed an array of highly differentially expressed genes (>4-fold, P < 0.01) across different substrates and time points. These results clearly demonstrate that gene expression profiles of P. chrysosporium and P. placenta are influenced by wood substrate composition and the duration of incubation. Many of the significantly expressed genes encode "proteins of unknown function," and determining their role in lignocellulose degradation presents opportunities and challenges for future research. IMPORTANCE: This study describes the variation in expression patterns of two wood-degrading fungi (brown- and white-rot fungi) during colonization and incubation on three different naturally occurring poplar substrates of differing chemical compositions, over time. The results clearly show that the two fungi respond differentially to their substrates and that several known and, more interestingly, currently unknown genes are highly misregulated in response to various substrate compositions. These findings highlight the need to characterize several unknown proteins for catalytic function but also as potential candidate proteins to improve the efficiency of enzymatic cocktails to degrade lignocellulosic substrates in industrial applications, such as in a biochemically based bioenergy platform.