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揭示小麦花叶病毒致病新机制
日期:2021-09-07 作者:未知 来源:中国农业科学微平台 点击:
   近日,Molecular Plant Pathology 在线发表了宁波大学植物病毒学研究所陈剑平院士团队题为“Binding between elongation factor 1A and the3’-UTR of Chinese wheat mosaic virus is crucial for virus infection”的研究论文。该研究明确了植物真核翻译延伸因子(eukaryotic translation elongation factor 1A,eEF1A)在中国小麦花叶病毒(Chinese wheat mosaic virus,CWMV) 侵染过程中的作用,并揭示了 eEF1A 通过特异性结合 CWMV 的 3’-UTR 区,促进 CWMV在植物中的增殖。
  植物病毒已经被用于破译宿主与病原物之间军备竞赛的理想模型之一。植物病毒的基因组较小,只能编码少数蛋白质,因此必须招募宿主因子才能在受侵染的细胞中存活和复制。eEF1A 在各物种中高度保守,其已被证明可以调节多种植物 RNA 病毒的复制过程。然而,eEF1A 如何参与 CWMV 的复制有待确定。
  研究表明 CWMV 侵染小麦与本氏烟植株后可以诱导 eEF1A 上调表达,且病毒积累量与 eEF1A 的表达量都随着 CWMV 侵染时间的延长而增加。在植株中沉默eEF1A 不利于 CWMV 的复制和病毒基因组的翻译,而瞬时过表达 eEF1A 则促进 CWMV的复制和病毒基因组的翻译。
  通过酵母双杂交技术(Yeast two-hybrid,Y2H)、免疫共沉淀技术
(Co-immunoprecipitation,Co-IP)和 Pull-down 实验证明 eEF1A 与 CWMV 的复制酶区域的分段或全长均不发生相互作用。进一步的凝胶电泳阻滞实验(Electrophoretic mobility-shift assay,EMSA)表明 eEF1A 与 CWMV RNA1 和RNA2 的(+)3’-UTR 存在特异性相互作用。微量热泳动实验(Microscale thermophoresis,MST)显示 eEF1A 与 CWMV 3’-UTR 相互作用主要位于 3’-UTR 的保守区域。利用 CWMV 的缺失突变体也验证了该区域在病毒的侵染过程中至关重要。
  RNA 的二级结构预测发现 CWMV 3’-UTR 保守区域存在6个茎环结构(stem-loop,SL)组成的类三叶草结构(tRNA-like structure,TLS)。EMSA9与MST 技术分析显示,eEF1A 与 CWMV RNA2 3’-UTR 互作的关键位于第 6 个茎环结构(SL-6)。SL-6 的缺失突变与点突变发现,相对于野生型 CWMV,突变体 CWMV在病毒积累量、复制水平和翻译效率都显著下调,而回补的突变体则接近于野生型病毒。
  综上所述,该研究结果表明 eEF1A 通过绑定 CWMV 基因组 3’-UTR 的 SL-6 从而增强病毒的复制和翻译效率。宁波大学植物病毒学研究所陈剑平研究员和羊健研究员为论文的通讯作者,西北农林大学陈炫博士为第一作者,浙江省农业科学院张恒木研究员和浙江理工大学廖乾生副教授参与了部分工作。该研究得到了国家重点研发计划、宁波市自然科学基金、小麦产业体系、国家重大转基因专项和宁波市 3315 人才计划的资助。
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