芸薹黄化病毒P0蛋白与本生烟蛋白NbSKPl和NbRAF2的互作研究

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RNA沉默是植物自身免受病毒侵染的一种有效和通用的机制,而植物病毒为逃避该机制进化出了不同的反防御策略,其中最为有效的是编码RNA沉默抑制子(Viral suppressor of RNA silencing,VSR)。马铃薯卷叶病毒属病毒(poleroviruses)在世界范围内发生分布,侵染很多具有经济重要性的作物,引起严重病害。该属病毒编码的P0蛋白是VSR,不同成员的P0在序列和抑制子功能上存在差异。PO具有保守的类F-box基序(F-box-like motif),并且F-box-like motif是P0抑制子活性及P0与SKP1互作必不可少的因素,而最新研究表明马铃薯卷叶病毒内蒙分离物编码的沉默抑制子P0蛋白具有保守的F-box-like motif,却不能与SKP1互作。目前P0与SKP1的互作在沉默抑制中的作用仍存在争议。同时,目前关于P0蛋白与寄主蛋白互作的报道极少。因此,本论文在已有基础上,主要围绕芸薹黄化病毒基因型A(Brassica yellows virus genotype A,BrYV-A)P0蛋白,进一步研究了P0BrA发挥功能的关键氨基酸区域及位点,重点解析了POBrA与NbSKP1以及P0BrA与NbRAF2互作的生物学意义。本文对POBrA蛋白进行了一系列截短缺失突变,明确了影响P0BrA活性的关键氨基酸区域。缺失N末端第2位氨基酸削弱了P0BrA的抑制子活性,彻底丧失了坏死活性;缺火N末端第3位氨基酸使抑制子和致坏死活性完全丧失。缺火C末端aa 225-229影响P0BrA坏死活性,但不影响抑制子活性;而当缺失aa 224-229时,抑制子和致坏死活性全都丧失。对P0BrA突变体Q2A、LP和LPK44A与NbSKP1互作及降解AGO1情况进行了分析。发现无掏子活性的突变体Q2A仍能与NbSKP1互作,不能降解AGO1;而有抑制子活性的突变体LPK44A不能与NbSKP1互作,仍能降解AGO1。突变和比较功能分析表明,P0BrA的沉默抑制活性并不依赖POBrA与SKP1的互作。P0BrA F-box-like motif突变的LP突变体作植物体内不能稳定表达,本文发现突变体LP蛋白可通过26S蛋白酶体途径降解,结果表明P0BrA与NbSKP1 互作的功能可能是维持P0BrA蛋白稳定性。为进一步解析P0在马铃薯卷叶病毒-寄主互作中的功能,鉴定了本生烟中与P0BrA互作的蛋白Rubisco组装因子RAF2。泛素膜酵母双杂交和免疫共沉淀实验表明NbRAF2和P0BrA存在互作。共聚焦显微镜观察表明NbRAF2瞬时表达定位到细胞核、细胞边缘、叶绿体和基质小管,并且NbRAF2与POBrA共定位于细胞核和细胞边缘。此外,P0BrA抑制NbRAF2在细胞核中积累,并且POBrA介导的抑制需要NbRAF2叶绿体和细胞核双重定位。利用P0BrA突变体分析表明,NbRAF2在核内积累量减少不依赖于P0BrA抑制子、致坏死及与NbSKP1互作的活性。沉默NbRAF2促进BrYV-A在本生烟上的侵染,而超表达细胞核中的NbRAF2则抑制BrYV-A的积累。马铃薯卷叶病毒P0PL也能和NbRAF2互作并能减少NbRAF2在核内的积累,表明NbRAF2可能是马铃薯卷叶病毒属病毒的普遍靶标。上述研究结果表明细胞核中的NbRAF2具有抗病毒活性,P0BrA与NbRAF2互作并抑制其在核中积累进而促进BrYV-A的侵染。本文的研究结果表明P0BrA与NbSKP1互作可能有助于维持P0BrA自身蛋白稳定性:P0BrA与RAF2互作表明,P0蛋白可通过与寄主叶绿体/核蛋白NbRAF2互作,干扰寄主抗病性,进而促进病毒侵染。这些结果为深入研究多功能P0蛋白提供重要参考数据。
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