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565net必赢揭示Pelota介导的RNA质量控制系统抑制植物病毒侵染机制

文章来源:作物病原生物功能基因组研究创新团队      作者:李.方方   点击数: 次      发布时间:2023-01-04

近日,565net必赢在Molecular Plant(IF=21.949)上在线发表题为“SUMOylation-modified Pelota-Hbs1 RNA surveillance complex restricts the infection of potyvirids in plants”的研究论文,该研究揭示了Pelota蛋白介导的植物RNA质量控制系统能够对多种马铃薯Y病毒科病毒RNA进行特异性识别并介导病毒核酸的降解,从而抑制病毒侵染。

病毒为了成功在寄主细胞中进行复制和侵染,需要编码多个蛋白协同完成相关功能。由于病毒基因组较。虼瞬《拘枰龆嘀只蚝偷鞍妆嗦氩呗砸圆愎欢嗟墓δ艿鞍,核糖体移码、通读等方式是病毒在同一条RNA链上产生额外蛋白的重要手段。真核生物为了维持体内蛋白编码准确性,存在一系列RNA质量控制系统,能够在蛋白质翻译的过程中识别异常RNA并进行清除。近年来在动植物中众多研究表明寄主RNA质量控制系统对于病毒RNA的清除发挥了重要作用。

马铃薯Y病毒科病毒是最大的植物RNA病毒家族,每年在全球范围内造成大量的农作物产量损失。这类病毒基因组长约10 kb,编码一个约300 kDa的通读蛋白,随后由蛋白酶切割产生各个功能蛋白。由于这种独特的编码方式,普通的RNA质量监测系统难以识别马铃薯Y病毒的RNA。因此,植物对这类病毒RNA的识别机制一直处于空白状态。

该研究发现,在Pelota蛋白及其伴侣蛋白Hbs1瞬时表达的植物中,马铃薯Y病毒科的芜菁花叶病毒(TuMV)的RNA和蛋白积累量显著降低,而PelotaHbs1的拟南芥突变体对TuMV的侵染表现得更为敏感。通过大量的截短突变检测,确认了Pelota能够特异性识别芜菁花叶病毒(TuMVRNAP3位置的GA区域并介导其降解。GA区域是马铃薯Y病毒产生额外蛋白的位置,该区域在马铃薯Y病毒科病毒基因组中极其保守。对马铃薯Y病毒科的另外两种病毒辣椒脉斑驳病毒(PVMV)和槟榔棕榈坏死环斑病毒(ANRSV)的研究进一步确认了Pelota能特异性识别马铃薯Y病毒科病毒RNAGA区域并介导其降解。

进一步的研究发现,Pelota蛋白能够与植物SUMO E2结合酶SCE1互作而被SUMO化修饰。通过对Pelota上潜在的SUMO修饰位点进行突变,最终发现两个SIM(SUMO互作的位点)是其关键的SUMO修饰位点。SUMO修饰突变的Pelota失去了与其伴侣蛋白Hbs1互作的能力,因此也失去了对RNA的降解功能。将野生型和SUMO化突变的Pelota转入到pelota突变体中,发现相对于野生型Pelota,SUMO修饰缺失的Pelota不能回补pelota突变体对病毒的敏感表型。体内生化试验也证实了SUMO修饰对于Pelota介导的RNA质量控制系统发挥的重要功能。该研究发现的植物Pelota蛋白能够特异性识别马铃薯Y病毒RNAGA基序并对病毒RNA进行精准降解机制对作物抗病毒分子育种具有重要的指导意义。

565net必赢博士生葛林豪为论文第一作者,周雪平教授和李.方研究员为论文通讯作者。565net必赢李少芳研究员、海南大学崔红光教授和加拿大农业部Aiming Wang教授参与了该项工作。该研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目资助。

图1:PelotaHbs1的突变体对TuMV的侵染表现得更为敏感


  图2:Pelota特异识别马铃薯Y病毒RNA保守的GA基序


3:SUMO修饰突变的Pelota无法回补抗病毒功能


文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205222004786


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