Dissecting the homeodomain <i>MAT</i> locus and engineering novel tripolar and bipolar mating systems in <i>Cryptococcus amylolentus</i>
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Sex in fungi is governed by the mating-type ( MAT ) locus, which exists as bipolar, pseudobipolar, or tetrapolar systems. The significance and impact of MAT on sexual reproduction, however, remain understudied. Furthermore, the evolution of fungal MAT loci shares features with the evolution of sex chromosomes in plants and animals. Pathogenic Cryptococcus species harbor a bipolar system with a large contiguous MAT locus, whereas closely related species, such as the non-pathogen C. amylolentus possess a tetrapolar system with unlinked P/R and HD loci. The HD locus encodes homeobox domain containing proteins that play an important and evolutionarily conserved role in sexual reproduction. Here, we explored the roles of HD genes in sexual reproduction and determined the implications of a tetrapolar to bipolar MAT transition. With a CRISPR–Cas9 system we developed for C. amylolentus , we generated gene deletion mutants and demonstrated that a single compatible Sxi1-Sxi2 pair is necessary and sufficient for mating. By relocating the HD genes to the P/R locus, we found that the artificially generated bipolar configuration led to defective sexual development, which could be partially restored through additional rounds of sexual reproduction. Transcriptomic profiling further revealed that a Sxi1-Sxi2 heterodimeric complex drives expression of genes required for DNA replication and ergosterol biosynthesis during sexual reproduction. These findings provide the first experimental demonstration of a tetrapolar-to-bipolar transition in a tetrapolar mating species, illuminating MAT locus evolution and homeodomain protein functions in Cryptococcus . Importance Sexual reproduction is critical for fungal survival and adaptation, yet the mechanisms driving transitions between mating systems remain unclear. With Cryptococcus amylolentus , we provide the first experimental validation of a mating system transition from its original tetrapolar to an intermediate tripolar to a derived bipolar in a tetrapolar species. We show that HD heterodimers phenotypically govern dikaryotic filamentation and also transcriptionally modulate DNA replication. These findings establish a mechanistic basis for how MAT locus reorganization drives bipolar evolution from an ancestral tetrapolar state and reinforce that fertility depends on the coordinated control of MAT locus architecture and regulatory functions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».