1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физиология растений
  4. T. 70, № 4, 2023

Физиология растений, 2023, T. 70, № 4, стр. 365-371

Изоляция CP-PVY-специфичных siRNA из PVY-инфицированных растений Solanum tuberosum

М. Ю. Сутула a, *, Ж. К. Кабатаева a, Г. К. Комекова a, Т. С. Хоснутдинова a, Е. А. Жакманова a

a Некоммерческое акционерное общество “Восточно-Казахстанский университет имени Сарсена Аманжолова”,
Усть-Каменогорск, Казахстан

* E-mail: max.sutula@gmail.com

Поступила в редакцию 08.12.2022
После доработки 13.12.2022
Принята к публикации 15.12.2022

Аннотация

Инструменты для активации резистентности сельскохозяйственных культур к вирусам в настоящее время становятся частью комплексной стратегии защиты растений. Искусственная устойчивость к вирусам посредством экспрессии белка оболочки вируса в трансгенных растениях довольно хорошо изучена. Актуальным вопросом является изучение малых РНК, вовлеченных в защитные механизмы РНК-интерференции против вирусов. Понимание роли коротких интерферирующих РНК (siRNA) в регуляции и выключении генов имеет важное значение. Вспомогательный компонент протеиназы (HC-Pro) – мультифункциональный супрессорный белок, синтезируемый вирусом картофеля Y, способен нейтрализовать защиту растений S. tuberosum путем захвата siRNA и выведения их из процесса РНК-интерференции, тем самым вызывая системное заражение растения-хозяина. Жидкостная хроматография белков в сочетании с высокоэффективным секвенированием может помочь в распознавании большого количества малых РНК, образующихся в результате деградации вирусной РНК, и идентифицировать 21–23 п.н. siRNA из PVY-инфицированных растений S. tuberosum. Нуклеопротеиновый комплекс HC-Pro/siRNA обнаружен в хроматографических фракциях с помощью антител против HC-Pro, Southern-blot указывал на наличие малых РНК в комплексе, а анализ данных глубокого секвенирования популяции малых РНК определил специфичность 21–23 п.н. siRNA к белку оболочки вируса PVY. Результаты исследований могут быть применимы в изучении внутриклеточных сигнальных молекул и стимулировать новые исследования противовирусных механизмов для разработки эффективных стратегий защиты растений от вирусов.

Ключевые слова: Solanum tuberosum L., вирусы, выделение siRNA, PVY, sRNA

Список литературы

  1. Loebenstein G., Manadilova A. Virus and virus-like diseases of major crops in developing countries // Springer, Dordrecht, Netherlands. 2003. P. 195. https://doi.org/10.1007/978-94-007-0791-7_8

  2. Chikh-Ali M., Tran L.T., Price W.J., Karasev A.V. Effects of the age-related resistance to potato virus Y in potato on the systemic spread of the virus, incidence of the potato tuber necrotic ringspot disease, tuber yield, and translocation rates into progeny tubers // Plant Disease. 2020. V. 104. P. 269. https://doi.org/10.1094/PDIS-06-19-1201-RE

  3. Ghildiyal M., Zamore P.D. Small silencing RNAs: an expanding universe // Nat. Rev. Genet. 2009. V. 10. P. 94. https://doi.org/10.1038/nrg2504

  4. Bushra T., Idrees A.N., Usman A., Tayyab H. How RNA interference combat viruses in plants // Functional Genomics. 2012. V. 6. P. 113. https://doi.org/10.5772/51870

  5. Carthew R.W., Sontheimer E.J. Origins and mechanisms of miRNAs and siRNAs // Cell. 2009. V. 136. P. 642. https://doi.org/10.1016/j.cell.2009.01.035

  6. Dunoyer P., Himber C., Voinnet O. DICER-LIKE 4 is required for RNA interference and produces the 21-nucleotide small interfering RNA component of the plant cell-to-cell silencing signal // Nat. Genet. 2005. V. 37. P. 1356. https://doi.org/10.1038/ng1675

  7. Omarov R., Sparks K., Smith L., Zindovic J., Scholthof H.B. Biological relevance of a stable biochemical interaction between the tombusvirus-encoded P19 and short interfering RNAs // J. Virol. 2006. V. 80. P. 3000. https://doi.org/10.1128/JVI.80.6.3000-3008.2006

  8. Li F., Ding S. Virus counterdefense: diverse strategies for evading the RNA-silencing immunity // Annu. Rev. Microbiol. 2006. V. 60. P. 503. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.60.080805.142205

  9. Sutula M.Y., Akbassova A.Z., Yergaliev T.M., Nurbekova Zh.A., Mukiyanova G.S., Omarov R.T. Endowing plants with tolerance to virus infection by their preliminary treatment with short interfering RNAs // Russ. J. Plant Physiol. 2017. V. 64. P. 939. https://doi.org/10.1134/S1021443717060103

  10. Valli A.A., Gallo A., Rodamilans B., Lopez-Moya J.J., García J.A. The HCPro from the Potyviridae family: an enviable multitasking Helper Component that every virus would like to have // Molecular plant pathology. 2018. V. 19. P. 744. https://doi.org/10.1111/mpp.12553

  11. Shiboleth Y.M., Haronsky E., Leibman D., Arazi T., Wassenegger M., Whitham S.A., Gaba V., Gal-On A. The conserved FRNK box in HC-Pro, a plant viral suppressor of gene silencing, is required for small RNA binding and mediates symptom development // J. Virol. 2007. V. 81. P. 13135. https://doi.org/10.1128/JVI.01031-07

  12. Rawlings R.A., Krishnan V., Walter N.G. Viral RNAi suppressor reversibly binds siRNA to outcompete Dicer and RISC via multiple turnover // J. Mol. Biol. 2011. V. 408. P. 262. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2011.02.038

  13. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures // Physiol Plant. 1962. V. 15. P. 473. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

  14. Coskun O. Separation techniques: Chromatography // North Clin Istanb. 2016. V. 3. P. 156. https://doi.org/10.14744/nci.2016.32757

  15. Toni L.S., Garcia A.M., Jeffrey D.A., Jiang X., Stauffer B.L., Miyamoto Sh.D., Sucharov C.C. Optimization of phenol-chloroform RNA extraction // MethodsX. 2018. V. 5. P. 599. https://doi.org/10.1016/j.mex.2018.05.011

  16. Plisson C., Drucker M., Blanc S., German-Retana S., Le Gall O., Thomas D., Bron P. Structural characterisation of HC-Pro, a plant virus multifunctional protein // J. Biol. Chem. 2003. V. 278. P. 23753. https://doi.org/10.1074/jbc

  17. McCue K.F., Ponciano G., Rockhold D.R., Whitworth J.L., Gray S.M., Fofanov Yu., Belknap W.R. Generation of PVY Coat Protein siRNAs in Transgenic Potatoes Resistant to PVY // American J. Potato Res. 2012. V. 89. https://doi.org/10.1007/s12230-012-9257-0

  18. Del Toro F.J., Donaire L., Aguilar E., Chung B.N., Tenllado F., Canto T. Potato virus Y HCPro suppression of antiviral silencing in Nicotiana benthamiana plants correlates with its ability to bind in vivo to 21- and 22-nucleotide small RNAs of viral sequence. J. Virol. 2017. V. 91. https://doi.org/10.1128/JVI.00367-17

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физиология растений

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал