Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Zakład Biofizyki, IFD UW 1 Czynniki inicjujące translację – determinanty oporności roślin na wirusy z rodziny Potyviridae Anna Kropiwnicka dr Joanna Żuberek.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Zakład Biofizyki, IFD UW 1 Czynniki inicjujące translację – determinanty oporności roślin na wirusy z rodziny Potyviridae Anna Kropiwnicka dr Joanna Żuberek."— Zapis prezentacji:

1 Zakład Biofizyki, IFD UW 1 Czynniki inicjujące translację – determinanty oporności roślin na wirusy z rodziny Potyviridae Anna Kropiwnicka dr Joanna Żuberek

2 Zakład Biofizyki, IFD UW 2 Inicjacja translacji u Eukaryota Robaglia et al. (2006) Trends Plant Sci. 11, 40

3 Zakład Biofizyki, IFD UW 3 Roślinny kompleks inicjujący translację eIF4E i eIF(iso)4E ~50% podobieństwa w sekwencji aa ~24 kDa eIF4G kDa eIF(iso)4G - 86 kDa eIF4F i eIF(iso)4F Podobna aktywność przeprowadzania translacji in-vitro eIF(iso)4F preferuje hipermetylowane kapy i mRNA mniej ustrukturyzowane eIF4F bardziej wydajny w prowadzeniu translacji niezależnej od kapu (RNA ustrukturyzowane i z wewnętrznymi miejscami inicjacji) oraz w warunkach inhibicji translacji zależnej od kapu Arabidopsis thaliana: Robaglia et al. (2006) Trends Plant Sci. 11, 40

4 Zakład Biofizyki, IFD UW 4 Potywirusy – postrach roślin Rodzaj Potyvirus jest największy wśród wirusów roślinnych To ok. 30% wszystkich znanych wirusów roślinnych Najbardziej powszechne i niszczycielskie Duże straty w rolnictwie – atakują wiele ważnych roślin uprawnych Nawet 50% straty w zimowej produkcji jęczmienia w Europie i Wschodniej Azji z powodu: Barley yellow mosaic virus Barley mild mosaic virus

5 Zakład Biofizyki, IFD UW 5 Wirusy z rodziny Potyviridae Genom - jednoniciowe RNA o dodatniej polarności (ok. 10 kb) Należą trzy rodzaje: Potyvirus i Rymovirus - jeden segment RNA Bymovirus - genom podzielony na dwa segmenty VPg (viral genome-linked protein) kowalencyjnie związane z 5`-końcem RNA Każdy segment koduje jedną poliproteinę Wycinanie z poliproteiny przynajmniej 8 dojrzałych białek przez wirusowe proteazy Robaglia et al. (2006) Trends Plant Sci. 11, 40

6 Zakład Biofizyki, IFD UW 6 ~25 kDa Prekursor NIa: N – VPg wewnętrzne miejsce cięcia proteaza C VPg wiąże się kowalencyjnie (przez Tyr) do nowo syntetyzowanego RNA Rola w cyklu życiowym potywirusa: Oddziaływanie z wirusową polimerazą RNA -> replikacja Akumulacja w jądrze -> replikacja? Oddziaływanie z eIF4E lub eIF(iso)4E warunkuje zajście infekcji wirusowej Potywirusowe VPg

7 Zakład Biofizyki, IFD UW 7 Postulowane funkcje izoform eIF4E podczas infekcji Oddziaływanie VPg-eIF4E ułatwia translację niezależną od kapu Utworzenie ciasnej pętli Inhibicja eIF4E-zależnej translacji w komórce -> uwolnienie rybosomów Ruch z komórki do komórki Replikacja genomu Stabilność wirusowego RNA Utworzenie ciasnej pętli podczas inicjacji replikacji Urydylowane VPg primerem Lellis et al. (2002) Current Biol. 12, 1046 Dreher et al. (2006) Virology 344, 185

8 Zakład Biofizyki, IFD UW 8 Oporność roślin Zaburzone oddziaływanie VPg-izoforma eIF4E uniemożliwia rozwój infekcji potywirusowej -> roślina uzyskuje oporność Oporność recesywna – nieadekwatność lub brak czynnika wymaganego w cyklu życiowym wirusa Geny oporności o charakterze dominującym - odpowiedź nadwrażliwości na infekcję (gen-za-gen) Wiele naturalnych genów oporności na potywirusy Ponad połowa ma charakter recesywny i stanowi ok. 40% wszystkich znanych recesywnych genów oporności Znaczna część to zmutowane czynniki inicjujące translację, szczególnie izoformy eIF4E

9 Zakład Biofizyki, IFD UW 9 Recesywne geny oporności na wirusy Potyviridae RodzajWirusRoślinaGen / *MutanteIF PotyvirusPVYPieprzpvr1, pvr2 1 -pvr2 9 4E TEVpvr1, pvr2 2 4E PVMVpvr2 2 + pvr64E+(iso)4E PVY, TEVPomidorpot-14E PSbMVGrochsbm1, sbm44E LMVSałatamo1 1, mo1 2 4E CIYVVA.thaliana*eIF4E1 TuMV, LMV, TEV, PPV lsp1, *eIF(iso)4E CIYVV*eIF4G LMV, PPV*eIF(iso)4G1 TuMV, PPV*eIF(iso)4G1 + *eIF(iso)4G2 BymovirusBaYMV, BaMMV Jęczmieńrym4-rym6, eif4e 1 4E Robaglia et al. (2006) Trends Plant Sci. 11, 40

10 Zakład Biofizyki, IFD UW 10 eIF4E pszenicy Mutacje związane z opornością: Pieprz Pomidor Groch Sałata Jęczmień Wspólne Domena wiążąca eIF4G Monzingo et al. (2007) Plant Physiol. 143, 1504

11 Zakład Biofizyki, IFD UW 11 Interakcja VPg-eIF4E Dwa miejsca oddziaływania VPg z eIF4E Region wokół kieszeni wiążącej kap Region obrócony o 90º względem domeny wiążącej kap Częściowe pokrycie się strefy interakcji eIF4E-kap z rejonem oddziaływania eIF4E-VPg Precyzyjne kontakty optymalizowane dla danej pary VPg/eIF4E Zdolność wirusów do przełamywania oporności Koewolucja między gospodarzem pragnącym uniemożliwić wiązanie eIF4E-VPg a potywirusem usiłującym ten kontakt odzyskać

12 Zakład Biofizyki, IFD UW 12 Pieprz (Capsicum spp.) RodzajWirusRoślinaGen / *MutanteIF PotyvirusPVYPieprzpvr1, pvr2 1 -pvr2 9 4E TEVpvr1, pvr2 2 4E PVMVpvr2 2 + pvr64E+(iso)4E PVY, TEVPomidorpot-14E PSbMVGrochsbm1, sbm44E LMVSałatamo1 1, mo1 2 4E CIYVVA.thaliana*eIF4E1 TuMV, LMV, TEV, PPV lsp1, *eIF(iso)4E CIYVV*eIF4G LMV, PPV*eIF(iso)4G1 TuMV, PPV*eIF(iso)4G1 + *eIF(iso)4G2 BymovirusBaYMV, BaMMV Jęczmieńrym4-rym6, eif4e 1 4E Robaglia et al. (2006) Trends Plant Sci. 11, 40

13 Zakład Biofizyki, IFD UW 13 pvr1, pvr2 1, pvr2 2 Allele tego samego genu kodującego eIF4E pvr1 – C. chinesepvr2 – C. annuum Przemianowanie pvr2 1 na pvr1 1 itd. Oporność na Potato virus Y (PVY) i Tobacco etch virus (TEV) Substytucje w allelach PVY-0PVY-0,1TEV pvr1RndR pvr2 1 RSS pvr2 2 RRR Yeam et al. (2007) Plant Cell 19, 2913

14 Zakład Biofizyki, IFD UW 14 Mutanty z pojedynczymi substytucjami Zbadanie oddziaływania in-vitro z VPg różnych szczepów TEV i wiązania kapu Brak oddziaływania pojedynczego mutanta G107R z VPg potwierdzony in-vivo Substytucja G107R odpowiedzialna za oporność na TEV T51A i P66T negatywnie wpływają na efekt uzyskany przez G107R pvr1 + pvr2 2 – oporność na wszystkie cztery szczepy TEV HATNWNMex21kap pvr1RRRS– pvr2 1 SSSS+ / – pvr2 2 RRSR+ / – T51A+++++ P66T+++++ G107R––––– V67E+–+++ L79R++––+ / – D109N+++++ Yeam et al. (2007) Plant Cell 19, 2913

15 Zakład Biofizyki, IFD UW 15 pvr1, pvr2 1 – pvr2 9 Identyfikacja dodatkowych alleli pvr2 Koewolucja między szczepami TEV i PVY a Capsicum spp. Znacznie więcej miejsc polimorficznych w sekwencjach kodujących niż w intronach Przełamywanie oporności poprzez odzyskanie kontaktu ze zmutowanymi eIF4E, a nie z innymi izoformami PVY-0PVY-O,1,2TEV-HATTEV-CAA10 pvr2 + TPVAAALGDDSSSS pvr2 1 ERRSSS pvr2 2 ER/LNRSRS pvr2 3 EGRSSS pvr2 4 ERSSS pvr2 5 TEDRRSS pvr2 6 EDDGRRSS pvr2 7 ERGRRSS pvr2 8 ERRRSS pvr2 9 EDGRRSS pvr1ATRRndR

16 Zakład Biofizyki, IFD UW 16 pvr2 2 + pvr6 C. annuum pvr2 2 koduje funkcjonalne eIF4E (V67E, L79R i D109N) pvr6 koduje niefunkcjonalne eIF(iso)4E Delecja w I egzonie (89-107)bp -> kodon stop po 51 aa Dodatkowo substytucje G268A, C483A i C537T 29 aa z zachowywanych aa na N-końcu ( Białko niezmutowane aa ) Brak residuów kluczowych dla wiązania kapu (m.in. ośmiu Trp) Oporność na Pepper veinal mottle virus (PVMV): pvr2 – wrażliwypvr6 – wrażliwy pvr2 2 + pvr6 – oporny PVMV może zamiennie wykorzystywać eIF4E i eIF(iso)4E Fenotyp roślin normalny -> Izoforma kodowana przez pvr6 + nie jest niezbędna do prawidłowego rozwoju

17 Zakład Biofizyki, IFD UW 17 Pomidor (Lycopersicon spp.) RodzajWirusRoślinaGen / *MutanteIF PotyvirusPVYPieprzpvr1, pvr2 1 -pvr2 9 4E TEVpvr1, pvr2 2 4E PVMVpvr2 2 + pvr64E+(iso)4E PVY, TEVPomidorpot-14E PSbMVGrochsbm1, sbm44E LMVSałatamo1 1, mo1 2 4E CIYVVA.thaliana*eIF4E1 TuMV, LMV, TEV, PPV lsp1, *eIF(iso)4E CIYVV*eIF4G LMV, PPV*eIF(iso)4G1 TuMV, PPV*eIF(iso)4G1 + *eIF(iso)4G2 BymovirusBaYMV, BaMMV Jęczmieńrym4-rym6, eif4e 1 4E Robaglia et al. (2006) Trends Plant Sci. 11, 40

18 Zakład Biofizyki, IFD UW 18 pot-1 pot-1 ortologiem pvr2 Ta sama lokalizacja genomowa 86,6% identyczność sekwencji aa Oporność na PVY i TEV Koduje eIF4E Substytucje: L48F, N68K, A77D i M109I Położenia mutacji powiązanych z opornością: pvr2, mo1, sbm1 Ruffel et al. (2005) Mol Gen Genomics 274, 346

19 Zakład Biofizyki, IFD UW 19 Groch (Pisum sativum) RodzajWirusRoślinaGen / *MutanteIF PotyvirusPVYPieprzpvr1, pvr2 1 -pvr2 9 4E TEVpvr1, pvr2 2 4E PVMVpvr2 2 + pvr64E+(iso)4E PVY, TEVPomidorpot-14E PSbMVGrochsbm1, sbm44E LMVSałatamo1 1, mo1 2 4E CIYVVA.thaliana*eIF4E1 TuMV, LMV, TEV, PPV lsp1, *eIF(iso)4E CIYVV*eIF4G LMV, PPV*eIF(iso)4G1 TuMV, PPV*eIF(iso)4G1 + *eIF(iso)4G2 BymovirusBaYMV, BaMMV Jęczmieńrym4-rym6, eif4e 1 4E Robaglia et al. (2006) Trends Plant Sci. 11, 40

20 Zakład Biofizyki, IFD UW 20 sbm1 i sbm4 Allele tego samego genu kodującego eIF4E Przemianowanie sbm4 na sbm1 1 Oporność na Pea seed-borne mosaic virus (PSbMV): sbm1 – oporny na PSbMV-P1, sbm4 – oporny na PSbMV-P4 Mutacje w allelach: sbm1 W6LA73DA74D–G107RN169K sbm1 1 –A73PA74DS77Δ –– Położenia mutacji powiązanych z opornością: pvr2 – kółka, mo1 – trójkąty PSbMV wykorzystuje produkt sbm1 + przy multiplikacji i przemieszczaniu z komórki do komórki sbm1 – zapewne zablokowana replikacja, ale ruch z komórki do komórki obecny sbm1 1 – zapewne zablokowana multiplikacja, nie wiadomo czy jest przemieszczanie sbm1 sbm1 1 sbm1 + sbm1 sbm1 1 sbm1 + Gao et al. (2004) Plant J 40, 376

21 Zakład Biofizyki, IFD UW 21 Jęczmień (Hordeum vulgare) RodzajWirusRoślinaGen / *MutanteIF PotyvirusPVYPieprzpvr1, pvr2 1 -pvr2 9 4E TEVpvr1, pvr2 2 4E PVMVpvr2 2 + pvr64E+(iso)4E PVY, TEVPomidorpot-14E PSbMVGrochsbm1, sbm44E LMVSałatamo1 1, mo1 2 4E CIYVVA.thaliana*eIF4E1 TuMV, LMV, TEV, PPV lsp1, *eIF(iso)4E CIYVV*eIF4G LMV, PPV*eIF(iso)4G1 TuMV, PPV*eIF(iso)4G1 + *eIF(iso)4G2 BymovirusBaYMV, BaMMV Jęczmieńrym4-rym6, eif4e 1 4E Robaglia et al. (2006) Trends Plant Sci. 11, 40

22 Zakład Biofizyki, IFD UW 22 rym4, rym5, rym6, eif4e 1 Allele tego samego genu kodującego eIF4E Oporność na Barley yellow mosaic virus (BaYMV) i Barley mild mosaic virus (BaMMV) Podobne strategie przeciwko Potyviridae u jednoliściennych i u dwuliściennych Mutacje eIF4E jako stare ewolucyjnie geny oporności na wirusy wtNPSEKTNQSD rym4FT / I/ FG rym5SDK rym6SSGHFG eif4e 1 SH Monzingo et al. (2007) Plant Physiol. 143, 1504 Mutacje związane z opornością: Pieprz Pomidor Groch Sałata Jęczmień Wspólne

23 Zakład Biofizyki, IFD UW 23 Rzodkiewnik (Arabidopsis thaliana) RodzajWirusRoślinaGen / *MutanteIF PotyvirusPVYPieprzpvr1, pvr2 1 -pvr2 9 4E TEVpvr1, pvr2 2 4E PVMVpvr2 2 + pvr64E+(iso)4E PVY, TEVPomidorpot-14E PSbMVGrochsbm1, sbm44E LMVSałatamo1 1, mo1 2 4E CIYVVA.thaliana*eIF4E1 TuMV, LMV, TEV, PPV lsp1, *eIF(iso)4E CIYVV*eIF4G LMV, PPV*eIF(iso)4G1 TuMV, PPV*eIF(iso)4G1 + *eIF(iso)4G2 BymovirusBaYMV, BaMMV Jęczmieńrym4-rym6, eif4e 1 4E Robaglia et al. (2006) Trends Plant Sci. 11, 40

24 Zakład Biofizyki, IFD UW 24 Mutanty A. thaliana Null allele eIF4E1 -cum1-1 – EMS-zaindukowany stop kodon w I egzonie -T-DNA insercja w I intronie Null allele eIF(iso)4E -AteIF(iso)4E-1 – insercja tranpozonu Spm w II egzon -lsp1-1 – EMS-zaindukowany stop kodon w I egzonie (kodon 63) -lsp1-2 – EMS-zaindukowany stop kodon w II egzonie (kodon 120) -lsp1-3 – EMS-zaindukowany stop kodon w II egzonie (kodon 120) i punktowa mutacja w I intronie Null allele izoform eIF4G Pojedyncze T-DNA insercje w geny: AteIF4G, AteIF(iso)4G1 i AteIF(iso)4G2 Sato et al. (2005) FEBS Letters 579, 1167 Lellis et al. (2002) Current Biol 12, 1046

25 Zakład Biofizyki, IFD UW 25 Mutanty A. thaliana Wrażliwość na potywirusy TEV-Tobacco etch virus PPV-Plum pox virus LMV-Lettuce mosaic virus CIYVV-Clover yellow vein virus TuMV-Turnip mosaic virus Potywirusy preferują kompleksy eIF4E-eIF4G, które naturalnie tworzą eIF4F w komórce TuMV VPg może wymiennie oddziaływać z obiema izoformami eIF(iso)4G TEVPPVLMVCIYVVTuMV wtSSSSS eIF4E1ndSSRS eIF(iso)4ERRRSR eIF4GndSSRS eIF(iso)4G1ndRRSS eIF(iso)4G2ndSSSS eIF4G + eIF(iso)4G1nd S eIF4G + eIF(iso)4G2Brak – mutacja letalna? eIF(iso)4G1 + eIF(iso)4G2ndR R

26 Zakład Biofizyki, IFD UW 26 Nie tylko rośliny... Calicivirus Ludzki wirus Norwalk (NV) i wirus Lorsdale, koci Feline calicivirus (FCV), mysi Murine norovirus (MNV) i inne Główna przyczyna pozabakteryjnych epidemicznych zapaleń żołądka i jelit na świecie (~85%) Zwierzęta – zaburzenia oddechowe, krwotoki, koci katar Genom – RNA o dodatniej polarności, 7-8 kb Poliadenylowane i kowalencyjnie związane z VPg (12-13 kDa) Brak kapu i brak IRES Dotychczas zauważono, że: VPg oddziałuje z eIF4E, interakcja niewrażliwa na analogi kapu Inhibicja kap-zależnej i IRES-zależnej translacji w RRL Translacja wirusowego RNA zależy od jego kowalencyjnego powiązania z dojrzałym VPg, niewrażliwa na analogi kapu, wymaga eIF4A oraz: FCV – hamowana przez 4E-BP, wymaga eIF4E i eIF4G zdolnego do wiązania eIF4E MNV – niewrażliwa na 4E-BP, nie potrzebuje oddziaływania z eIF4E, ani interakcji eIF4E-eIF4G

27 Zakład Biofizyki, IFD UW 27 Dziękuję za uwagę!


Pobierz ppt "Zakład Biofizyki, IFD UW 1 Czynniki inicjujące translację – determinanty oporności roślin na wirusy z rodziny Potyviridae Anna Kropiwnicka dr Joanna Żuberek."

Podobne prezentacje


Reklamy Google