磷酸二酯酶PdeR调控水稻白叶枯病菌毒性的分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31370160
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    80.0万
  • 负责人：
    何晨阳
  • 依托单位：
    中国农业科学院植物保护研究所
  • 学科分类：
    C0108.病原细菌学
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2013
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Metabolism of second messenger c-di-GMP is controlled by opposing activities of diguanylate cyclase (DGC) containing the GGDEF domain and phosphodiesterase (PDE) bearing the EAL domain. We have previously identified a two-component system response regulator PdeR in the bacterial blight pathogen of rice, Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), which contains GGDEF-EAL output domains and REC input domain.We showed that PdeR had c-di-GMP specific PDE activity,and regulated the virulence of Xoo(MPMI, 2012, 25:1561-1569). This project proposes to further analyze the functional mechanism of PdeR using genetics and biochemistry approaches, which includes (1) to understand the function of each domain of PdeR in performing the PDE enzymatic activity; (2)to identify PdeR-interactors in Xoo; (3)to detect the subcellular localization of PdeR and its interactors; (4) to demonstrate the influence of PdeR on the intracellular c-di-GMP level; (5)to discover the genetic relationship between PdeR and the c-di-GMP receptor Clp. The goal is to elucidate the c-di-GMP signal metabolism pathway mediated by PdeR and the molecular mechansim of it to regulate bacterial virulence expresssion, which will provide scienfic basis for fully revealing the pathogenesis of Xoo.
细菌第二信使c-di-GMP的代谢分别受到具有GGDEF结构域的鸟苷酸环化酶(DGC)和具有EAL结构域的磷酸二脂酶(PDE)的控制。前期发现，水稻白叶枯病菌(Xoo)双组分系统应答调节蛋白PdeR含有GGDEF-EAL-REC 结构域，具有降解c-di-GMP的PDE酶活性，并且调控了Xoo的毒性(MPMI, 2012, 25:1561-1569)。本项目将使用遗传学、生物化学等手段对PdeR的作用机制进行深入研究，内容包括：(1)解析PdeR不同结构域在行使PDE酶活性中发挥的功能；(2)鉴定PdeR的互作蛋白；(3)了解PdeR及其互作蛋白的亚细胞定位情况；(4)检测PdeR对胞内c-di-GMP水平的影响；(5)明确PdeR与信号受体Clp之间的关联。旨在阐明PdeR介导的c-di-GMP信号途径及其对病菌毒性调控的分子机制, 为全面揭示Xoo的致病机理提供科学依据。

结项摘要

前期发现水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo）双组份系统PdeK/PdeR通过c-di-GMP信号途径，调控了Xoo胞外多糖的产生和对水稻叶片的致病性。体外反应条件下，PdeR的磷酸二酯酶活性可以被PdeK激活。为了进一步解析PdeR的调控网络，本研究筛选和鉴定了Xoo中PdeR的互作蛋白。通过酵母双杂交筛选的方法，获得了互作蛋白TriP（transcriptional regulator interaction with PdeR）。通过GST pull-down试验验证了二者的互作。结构域互作的结果显示TriP的REC结构域可以结合PdeR的EAL结构域。体外磷酸二酯酶活性检测结果显示，在PdeK存在时，TriP可以增强PdeR的酶活性。相关基因突变体的表型检测结果显示，与PdeR相似，TriP正调控了Xoo的致病性和胞外多糖的产生。在triP基因突变体中表达pdeR，可以基本恢复其胞外多糖产量至野生型水平。这些结果说明TriP可能位于PdeR的上游，共同调控了Xoo胞外多糖的产生。另外，通过转录组测序的方法，发现PdeR和TriP共同调控了188个基因的表达，更进一步支持了二者在遗传途径中也存在互作。该成果增进了我们对于细菌第二信使c-di-GMP信号调控途径的认知，为将来研究两个双组份系统之间存在的调控互作奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
水稻白叶枯病菌第二信使c-di-GMP代谢酶基因的预测和分析
  • DOI：
    10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.11.016
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    生物技术通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    薛丁榕;田芳;李海云;杨凤环;陈华民;何晨阳
  • 通讯作者：
    何晨阳
The Degenerate EAL-GGDEF Domain Protein Flip Functions as a Cyclic di-GMP Receptor and Specifically Interacts with the PilZ-Domain Protein PXO_02715 to Regulate Virulence in Xanthomonas oryzae pv. oryzae
简并 EAL-GGDEF 结构域蛋白 Flip 作为环状 di-GMP 受体发挥作用，并与 PilZ 结构域蛋白 PXO_02715 特异性相互作用，调节米黄单胞菌 pv 的毒力。
  • DOI：
    10.1094/mpmi-12-13-0371-r
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Molecular Plant-Microbe Interactions
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Yang Fenghuan;Tian Fang;Li Xiaotong;Fan Susu;Chen Huamin;Wu Maosen;Yang Ching-Hong;He Chenyang
  • 通讯作者：
    He Chenyang
水稻白叶枯病菌毒性表达的负调控因子PXO_02944的分子鉴定
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    中国农业科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李潇桐;杨凤环;梁士敏;田芳;陈华民;何晨阳
  • 通讯作者：
    何晨阳
Identification of phenolic compounds that suppress the virulence of Xanthomonas oryzae on rice via the type III secretion system
通过 III 型分泌系统鉴定抑制米黄单胞菌对水稻毒力的酚类化合物
  • DOI：
    10.1111/mpp.12415
  • 发表时间：
    2017-05-01
  • 期刊：
    MOLECULAR PLANT PATHOLOGY
  • 影响因子：
    4.9
  • 作者：
    Fan, Susu;Tian, Fang;He, Chenyang
  • 通讯作者：
    He, Chenyang
水稻白叶枯病菌HD-GYP结构域蛋白PXO_03945的功能鉴定
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    植物病理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    钱珊珊;杨凤环;田芳;陈华民;何晨阳
  • 通讯作者：
    何晨阳

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  • 通讯作者：
    刘国振
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    10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-1011
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    生物技术通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    范素素;田芳;何晨阳
  • 通讯作者：
    何晨阳
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    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    吴茂森;田峰;齐放军;何晨阳
  • 通讯作者：
    何晨阳
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  • 发表时间：
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    何晨阳
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    齐放军;高士强;吴茂森;何晨阳
  • 通讯作者：
    何晨阳

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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