病毒致病因子C4在细胞质膜和叶绿体中毒力功能差异的分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

项目摘要

Plant viruses cause serious crop losses worldwide, currently posing a threat to food security. Geminiviruses are a family of plant viruses that infect some of the most economically important cultivated plant species at a global scale; among them, Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) is one of the top ten viruses in molecular plant pathology, and the main virus affecting tomato production in China. C4 is the smallest of the six proteins encoded by TYLCV. Notably, C4 is essential for the viral infection and determines the development of symptoms, but its molecular function in the plant cell is unclear. In our group, we have found that C4 shows a dual localization in the plant cell, at the plasma membrane and in chloroplasts. This dual localization has never been described for a pathogen protein before. This dual targeting is consistent with the presence in the protein sequence of two target signals, namely a myristoylation motif and a chloroplast transit peptide. Strikingly, the presence of these two signals is conserved in C4 homologues of other geminiviruses, suggesting functional relevance. Our preliminary data indicate that the C4 protein has distinct virulence functions in these two subcellular compartments. The specific goal of this project is to determine the effect and function of C4 both at the plasma membrane and in chloroplasts, as well as unravel the regulation underpinning this dual targeting. Considering the relevance of the C4 protein for the infection by TYLCV and its determining role in symptom development, gaining insight into the molecular mechanism(s) underlying the virulence activity of C4 will contribute to acquiring a comprehensive view of the viral infection at the molecular level, gaining a better understanding of the interplay between viral infection and alterations in plant development, and assist in the design of effective, sustainable anti-viral strategies for crop protection.
植物病毒引起的作物减产对全球粮食安全造成重大威胁。双生病毒中的番茄黄叶卷曲病毒(TYLCV)是十大植物病原体之一,是影响中国区番茄产量的主要病毒,它编码6个蛋白,C4蛋白是最小的一个,且是病毒侵染所必须的。C4蛋白可以调控植物发育,但其在植物细胞中的分子功能未知。我们发现C4蛋白亚细胞定位在植物质膜和叶绿体中,至今从未发现其他病毒蛋白有这种双亚细胞定位现象。这一定位结果与C4蛋白序列中豆蔻酰化结构域和叶绿体转运肽这两个靶标信号域吻合,而它们在与C4同源的双生病毒中高度保守,表明信号域与功能相关。初步数据显示C4亚定位不同时功能不同,致病毒力有明显区别。我们将采用点突变的方法研究C4蛋白在细胞质膜和叶绿体中双重亚细胞定位的分子调控机制及蛋白功能。研究C4毒力活性的分子机制有助于我们在分子水平全面了解病毒侵染机制,理解病毒侵染和植物发育改变之间的关联,并以此设计高效可持续的抗病毒作物保护策略。

结项摘要

病原体需要通过抑制防御反应从而成功建立入侵感染。RNA干扰(RNAi)被认为是抗病毒防御的主要机制,然而越来越清楚的是,植物有其他防御病毒入侵的策略,包括产生防御激素,如水杨酸(SA)。C4是由双生病毒编码的多功能小蛋白。我们的研究表明,来自番茄黄曲叶病毒和其他双生病毒的C4定位于两个不同的亚细胞室,即质膜(PM)/胞间连丝(PD)和叶绿体。这种双重定位与C4中存在的两个重叠的靶向信号相关:PM定位所需的N -肉豆蔻酰化基序和叶绿体定位所需的叶绿体转运肽。我们发现PM定位的C4可以通过靶向两种植物受体样激酶BAM1和BAM2来抑制RNAi的细胞间移动;另一方面,叶绿体定位的C4通过与钙敏感受体(CAS)的相互作用,干扰细胞器到细胞核的逆行信号,抑制病原体感知时SA生物合成的激活。因此,C4在抑制植物防御中发挥双重作用,提高病毒性能。有趣的是,这种双重定位信号引导的在质膜和叶绿体的双重定位也出现在许多病原体效应因子以及一系列防御相关的植物蛋白中,这表明植物可能存在一条内在的途径,将蛋白质从PM传递到叶绿体,并被植物病原体劫持,以抑制下游的防御反应。综上所述,我们的研究说明了病原体效应因子的亚细胞分隔是如何影响其功能多样性,从而提高致病性能。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Tailoring the cell: a glimpse of how plant viruses manipulate their hosts
定制细胞:植物病毒如何操纵宿主的一瞥
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Current Opinion in Plant Biology
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Medina-Puche L;Lozano-Duran R
  • 通讯作者:
    Lozano-Duran R
The Ralstonia solanacearum csp22 peptide, but not flagellin-derived peptides, is perceived by plants from the Solanaceae family
茄科植物可以感知青枯罗尔斯顿菌 csp22 肽,但不能感知鞭毛蛋白衍生肽
  • DOI:
    10.1111/pbi.12874
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Plant Biotechnology Journal
  • 影响因子:
    13.8
  • 作者:
    Wei Y;Caceres-Moreno C;Jimenez-Gongora T;Wang K;Sang Y;Lozano-Duran R;Macho AP
  • 通讯作者:
    Macho AP
Geminivirus-Encoded Proteins: Not All Positional Homologs Are Made Equal
双子病毒编码的蛋白质:并非所有位置同源物都是相同的
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2020.00878
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in Microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Luna AP;Lozano-Durán R
  • 通讯作者:
    Lozano-Durán R
The IMMUNE-ASSOCIATED NUCLEOTIDE-BINDING 9 Protein Is a Regulator of Basal Immunity in Arabidopsis thaliana
免疫相关核苷酸结合 9 蛋白是拟南芥基础免疫的调节剂
  • DOI:
    10.1094/mpmi-03-18-0062-r
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Molecular Plant-Microbe Interactions
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Wang Y;Li Y;Rosas-Diaz T;Caceres-Moreno C;Lozano-Duran R;Macho AP
  • 通讯作者:
    Macho AP
A virus-encoded protein suppresses methylation of the viral genome through its interaction with AGO4 in the Cajal body
病毒编码的蛋白质通过与卡哈尔体内的 AGO4 相互作用来抑制病毒基因组的甲基化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    eLife
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Wang L;Ding Y;He L;Zhang G;Zhu JK;Lozano-Duran R
  • 通讯作者:
    Lozano-Duran R

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其他文献

Identifcation of a novel C6 protein encoded by tomato leaf curl China virus
番茄曲叶病毒编码的新型C6蛋白的鉴定
  • DOI:
    10.1186/s42483-022-00151-z
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Phytopathology Research
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wang zhiyuan;Wang yaqin;Rosa Lozano-Duran;Hu tao;Zhou xueping
  • 通讯作者:
    Zhou xueping
PLANT NATRIURETIC PEPTIDE A and Its Putative Receptor PNP-R2 Antagonize Salicylic Acid–Mediated Signaling and Cell Death
植物利尿钠肽 A 及其推定受体 PNP-R2 拮抗水杨酸介导的信号传导和细胞死亡
  • DOI:
    10.1105/tpc.20.00018
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    The Plant Cell
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Keun Pyo Lee;Kaiwei Liu;Eun Yu Kim;Laura Medina-Puche;Haihong Dong;Jianli Duan;Mengping Li;Vivek Dogra;Yingrui Li;Ruiqing Lv;Zihao Li;Rosa Lozano-Duran;Chanhong Kim
  • 通讯作者:
    Chanhong Kim

其他文献

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Rosa Lozano-Duran的其他基金

双生病毒对植物细胞核的操控机制解析
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    282 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
植物病毒协同调控寄主小RNA胞间迁移的功能分析
  • 批准号:
    31870250
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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

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          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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