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维吉尼亚·沃洛申,黄帅,李鑫, "植物免疫中的rna结合蛋白",病原体杂志, 卷。2011年, 文章的ID278697, 11 页面, 2011年. https://doi.org/10.4061/2011/278697
植物免疫中的rna结合蛋白
摘要
对病原体感染的植物防御反应对植物存活至关重要。植物免疫程度的高度调节在转录和后术后发生。一旦转录,必须在翻译之前处理靶基因RNA。这包括多腺苷酸化,封盖,编辑,拼接和mRNA导出。RNA结合蛋白(RBPS)在每种水平的RNA加工水平上涉及。以前的研究主要集中在酵母和哺乳动物的结构RNA结合蛋白上;然而,最近的工作表征了许多植物RBP,并揭示了它们在植物免疫反应中的作用。本文提供了关于植物免疫响应调控中RBP的已知功能的更新。RBP和其他相关玩家的未来深入分析将揭示植物免疫反应期间RNA处理的复杂调节机制。
1.介绍
植物已经进化出复杂的病原体防御机制,部分原因是它们的固着生活方式和缺乏哺乳动物使用的可移动细胞。每一种植物细胞都有一种先天免疫系统,用以防御病原体的攻击[1].植物的防御通常始于对入侵病原体所具有的分子或结构特征的感知。这些来自细菌、卵菌和真菌的分子通常具有被称为病原体相关或微生物相关分子模式(PAMPs或MAMPs)的保守特征。PAMPs通常被植物细胞表面的跨膜模式识别受体(PRRs)识别,PRRs通常属于类受体激酶(RLK)类型。然后诱导防御基因,启动pamp触发免疫(PTI),并防止发病。然而,病原体可能会通过释放效应分子而超越PTI,从而导致效应诱发易感性(ETS)。随后,植物进化出了抗性(R)蛋白,可以识别特异性的效应体,并导致效应体触发免疫(ETI)。效应分子的识别是由R蛋白完成的,这些R蛋白通常包含核苷酸结合(NB)和富亮氨酸重复结构域(LRR) [1].一旦识别发生,一个信号级联就开始了,导致下游基因的激活,从而建立一个强大而快速的防御反应,以防止病原体的传播(见图)1).
植物免疫的调节是非常复杂的。R蛋白识别下游存在多种防御途径。一般来说,识别后效应信号被传递到细胞核以促进防御基因的表达。这些靶基因可能编码转录因子以触发下游的转录Pathogenesis-Related(PR.)基因、合成防御相关代谢产物如水杨酸(SA)所需的酶。这些信号转导途径通常导致超敏反应(HR),其中有SA的积累,活性氧物种,和激活PR.导致细胞程序性死亡以阻止病原体入侵的基因[7].虽然上述基因产物已经接受了研究的大部分注意,但现在已经发现许多基因已经发现编码在后宫内读水平的RNA结合蛋白(RBP)[2- - - - - -6,8- - - - - -14].这些Rbps为在后记后的另一个规则水平提供提示。
在最终mRNA产物的形成和传递过程中,基因调控可以发生在不同的点上。许多基因在转录水平上受到激活或抑制基因转录的调控。然而,近年来,转录后水平的调控也很明显。转录后基因调控允许对环境刺激(如非生物和生物压力)作出更快速的反应,在这些环境刺激中,快速反应对生物体的生存是有益的,甚至是至关重要的。这一水平的调控部分是由rbp实现的,rbp以各种方式促进RNA加工。
在它准备翻译之前,必须通过几个步骤处理后术前RNA。新转录的前mRNA必须是3'多腺苷酸化的,5'封盖,编辑和剪接,然后被认为是将成熟mRNA出口到细胞质和候选人进行翻译(参见图1)[15].聚腺苷酸化是这一过程中最重要的步骤之一。聚腺苷酸的缺乏阻止了前mrna被剪接并随后被翻译[16].还报道了替代的多腺苷酸化[17,18].在翻译之前还必须发生5'封盖和剪接[15].剪接也可能是另一种选择,允许更多的信息由单个DNA序列编码[19].随后成熟的mRNA可以在转译之前以不同的方式稳定下来,输出并传递到核糖体[15,20.].rbp在RNA加工的所有步骤中都是必不可少的。它们的特点是存在保守的RNA结合基序,并预计通过与其RNA靶结合来执行其功能。许多rbp已在各种真核生物中被鉴定出来。然而,在这篇迷你论文中,我们将重点关注特定的植物rbp,它在RNA加工和植物抵御微生物病原体的功能。
2.rbp参与植物免疫
在植物中有特征的rbp数量有限[15].对它们对植物免疫力的贡献进行评估的更少。一些rbp不仅包含RNA结合域,因此在RNA加工中具有假定的功能,它们还涉及植物的免疫反应,如表所示1.尽管在这一领域还需要更多的研究,以下是我们目前对植物病原体防御微生物病原体相关rbp的认识,这将拓宽我们对RNA加工在调节植物防御反应中的重要性的看法。
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2.1.PRP-BP.
PvPRP1是一种富含脯氨酸的细胞壁蛋白,当暴露于真菌激发子时,其表达下调[21].确定…的原因PvPRP1不稳定和随后的降解,特定结合的蛋白质PvPRP1采用rna -蛋白UV交联法分离mRNA [8].发现一个50 kD的蛋白质结合在一起PvPRP1mRNA, PRP-BP (pvprp1结合蛋白)。PRP-BP结合PvPRP1mRNA特异性在核苷酸855和1111之间的3'区域中。使用该潜在的结合区域进一步减少到PRP940-96732P-labelled,删除克隆。PRP940-967序列富含尿嘧啶(U)(见表)1).使用聚(U),聚(U-A),聚(A),聚(G)和聚(C)进行竞争滴定;poly(U)是唯一能够有效竞争的罗基mohom聚合物PvPRP1PRP-BP绑定。同时进行RNA带移分析,证实PRP-BP在U-rich区结合PvPRP1.
发现PRP-BP的RNA结合活性与酸度增加[8].这是由于通过使用SH氧化和烷基化剂的结合测定来测定巯基的还原。结合活性也随着衍生自的真菌引发剂的治疗而增加炭疽菌lindemuthianum.
这些结果表明PRP-BP在植物防御中起重要作用。在病原菌感染过程中,某些基因被表达以协助保护植物,如细胞壁强化基因,其中一些基因编码富含酪氨酸和脯氨酸的蛋白质,并通过异二丙氨酸交联来加强细胞壁[38].认为PVPRP1蛋白是由于其低浓度的酪氨酸和对细胞壁强化贡献而下调的[21],由PRP-BP完成[8].PRP-BP的结合活性受氧化还原调控在体外,其中结合亲和力随巯基的氧化还原状态而变化[8].考虑到发生在病原体感染上的氧化还原变化,如H2O2和sa [1].这项研究说明了一个模型,真菌诱导子可以导致RBP与目标mRNA的结合亲和力增加,在这种情况下,通过改变氧化还原状态,允许这种相互作用,并随后降解目标mRNA。
2.2.TCI14.
一种在RNA处理和植物防御中有牵连的蛋白质是“tcI14”(烟草隐蛋白诱导)[9].为了鉴定由于植物防御反应而积累的mRNA转录物,用发现的真菌引发器治疗烟草植物Phytophthora.隐蛋白,它导致烟草中的HR [39].采用5 ' cDNA末端快速扩增技术(5 ' RACE)从诱导子处理后被激活的基因中分离出全长cDNA。然后采用mRNA差异显示逆转录PCR (DDRT-PCR)进行克隆TCI14.,由Elicitor治疗诱导。序列分析显示,相应的蛋白质与人类和人类同源果蝇变压器-2样SR相关(丝氨酸/精氨酸相关)核糖核蛋白。它含有两种共识序列,RNP1和RNP2,其是保守的RNA结合结构域[40].TCI14还含有富有的重复重复和富有的SR区域,常见于某些拼接因子(参见表1)[9].
“tcI14”的靶RNA尚不清楚,其RNA结合活性尚未得到证实。然而,类似于transformer-2的核糖核蛋白已经涉及到pre-mRNA剪接[41].由于诱导“TCI14”在Cryptogein Elicitation及其作为变压器-2样核糖核蛋白的推定作用,它可能有助于利用剪接作为对真菌感染的防御反应的调节步骤。
2.3.GaPR-10
GaPR-10编码一种类似pr -10的蛋白质,这是一种具有RNase活性的高酸性蛋白质[42].GaPR-10的表达序列标签(EST) cDNA文库Gossypium植物园)黄萎病dahliae,一种土壤传播的致病真菌,可引起枯萎病[10].序列分析显示,由于缺乏信号肽,该基因编码的蛋白质很可能是细胞质。它与其他植物PR-10蛋白质同源桦木属,phopeolus.,Petroselinum,高粱,芦笋属。共识序列KAXEXYL有一个c端螺旋,gaspgsivk有一个P-loop结构,怀疑与RNA底物结合(见表)1).
为了检测GaPR-10的RNase活性,将该蛋白在n端进行his标记并表达大肠杆菌[10].用亲和纯化的GaPR-10与酵母RNA孵育,检测RNase活性。只有在His-tag裂解后才观察到RNase活性。位点定向突变,在P-loop保守区或怀疑参与RNase催化反应的残基内进行单个氨基酸置换。所有突变体的RNase活性均降低。本研究结果表明,Tyr的羟基150和谷氨酸的羧基148在C末端螺旋中对于RNase酶活性至关重要,而GLY51和lys.55P循环的残留物不是必需的。
RNA凝胶印迹分析GaPR-10表明它只在幼苗的根中表达。然而,经诱导子治疗后V. Dahliae.,GaPR-10在根中表达增加,在下胚轴中也存在。在悬浮培养的细胞中也观察到表达V. Dahliae.以及用茉莉酸(JA)治疗时,一种信号分子认为涉及植物的病症病症病原体抗性[10].表达式GaPR-10被发现在引出后逐渐逐步,这支持了假设GaPR-10用于选择性降解在病原体感染期间产生的靶RNA,这使得一旦感染停止一次宿主生物就会恢复到稳态状态。
2.4.GRP7
GRP7(Glycine-Rich蛋白7)从一种植物中分离出来拟南芥cDNA库[22].该蛋白含有rnp - cs型RNA结合域,为RNA识别基序(RRM)(见表)1).两种类型的AtGRP7转录本在野生型植物中发现,丰富的转录本包含基因的两个外显子,而不丰富的转录本同时包含两个外显子和它们之间的内含子。进行了实验,以确定GRP7是否结合并调节其自己的mRNA转录本[11].GRP7过度,AtGRP7-OX,通过过度表达与35S CAMV(花椰菜马赛克病毒)启动子产生。发现GRP7在3'UTR和Intron的下半部分绑定自己的mRNA。过量的GRP7激活一个替代的5'剪接部位,其中内含子的下半部分拼接出来,导致包含由内含子的上半部分分离的两个外显子的第三转录物。在过表达植物中也观察到定期剪接转录物的下调。更换具有替代转录物的定期拼接转录物取决于高水平的功能性GRP7蛋白,因为突变过表达GRP7蛋白没有激活替代剪接部位,并且只检测到原始两种类型的转录物。因此,需要GRP7来调节自己的成绩单。在高水平的GRP7蛋白质中,产生替代转录物,但迅速降解。它的半衰期只有三十分钟,比较了四个小时的定期拼接成绩单。还发现过表达的GRP7调节相关蛋白GRP8的mRNA;但是,它似乎并没有调节其他富含甘氨酸的蛋白质,例如ATU1..GRP7被假设以在昼夜循环期间积累;一旦水平达到阈值,GRP7就结合其自身mRNA并导致产生不稳定的替代转录物,导致功能蛋白质的减少。这些结果致力于RNA处理中的GRP7,特别是稳定性控制,并且可能是其自身mRNA的替代剪接[11].
GRP7被adp核糖基化HOPU1.的病原体效应两PV。番茄DC3000编码ADP-核糖基转移酶[43].这种核糖基化发生在蛋白质RRM的RNP1区域的精氨酸残基上。这一发现揭示了GRP7在植物免疫反应中的作用,以及病原体如何以RBP为靶点来实现致病性。grp7T-DNA插入突变体拟南芥用来测试对太平洋标准时间。DC3000并显示比野生型植物更容易受到敏感,证实GRP7是病原体防御所必需的。然而,其在植物防御期间RNA处理中的确切作用等待进一步研究。
2.5。eif4e.
真核起始因子4E (eIF4E)在真核生物界高度保守[15].它们与5'帽结合复合物(CBC)相关,其在其形成后立即结合5'mRNA,并有助于剪接以及MRNA出口核。然后将该复合物的帽结合被转移到EIF4E,这有助于通过去除5'UTR的二级结构来募集允许翻译的其他启动因子[15].eIF4E被认为是对抗病毒病原体的易感因子[12,23].
eIF4E结合各种potyvirus的基因组连接蛋白(VPg) [23].potyvirus不能自我复制,需要使用宿主蛋白如eIF4E进行复制,从而成功感染。一项研究调查了拟南芥突变体Ateif (iso) 4 e,被转座子插入突变芜菁花叶病毒(TuMV) 也莴苣花叶病毒(LMV)番茄黑环病毒(TBRV),黄瓜马赛克病毒拉紧R(CMV-R)[23].Ateif (iso) 4 e突变植物响应感染而没有显示病毒症状TuMV,而野生型植物易感。这是使用ELISA,RT-PCR和产物证实的;TuMV无法复制Ateif (iso) 4 e突变体[23].Ateif (iso) 4 e突变体也受到了挑战LMV-大部分感染野生型拟南芥哥伦比亚生态型。当接种时获得类似的结果TuMV,因此吃(ISO)4E进行测试的两种potyvirus的复制所需的23].来确定吃(ISO)4E是复制除potyvirus以外的病毒所必需的,Ateif (iso) 4 e被接种TBRV,一种也含有VPg和CMV-Rcucumovirus。这两种病毒只轻度感染野生型拟南芥;但是,发生了类似的症状Ateif (iso) 4 e突变体;所以,吃(ISO)4E是不需要病毒复制的其他病毒,如TBRV和CMV-R[23].ATEIF(ISO)4E似乎特别是对某些斑疹病毒的复制所需的。
另一项研究是为了确定不同形式的拟南芥potyvirus infection的翻译结果三叶草黄静脉病毒(Clyvv.) 和芜菁花叶病毒(TuMV)[12].突变体AteIF4E由撕裂(靶向诱导的基因组局部病变)和获得来自的T-DNA插入突变体拟南芥股票中心(索尔克- 145583)。这种基因的一种亚型也产生了突变体atif(ISO)4e通过转座子标记和PCR筛选。使用GFP-taggedClyvv.检测到成功的感染Ateif (iso) 4 e然而,突变体却不在Ateif4e突变体。这表明成功需要AteIF4EClyvv.病毒感染。还测试了对另一种病毒的易感性。当TuMV用来感染两者拟南芥突变体。不像Clyvv.,Ateif (iso) 4 e突变体似乎没有易受影响TuMV,通过RT-PCR确认。Ateif4e然而突变体易受TuMV,通过RT-PCR对处理后的植物RNA提取液进行检测TuMVrna。因此,eIF4E的不同成员似乎选择性地参与了不同potyvirus的感染[12].
eif4e.基因形成具有冗余功能的基因家族;因此,一个成员可以在不影响RNA加工或发育的情况下变得无功能[24].番茄植物有两种同源物eif4e.,Sl-eIF4E1,和Sl-eIF4E2,以及异构体eIF (iso) 4 e,每一个都是使用TILLING进行突变的[24].所有突变体均受到各种potyvirus的攻击,包括两株马铃薯Y病毒(PVY-LYE90.和PVY-LYE84),胡椒斑点病毒拉紧德克萨斯州(PepMoV-Texas),烟草腐蚀病毒(TEV).一个突变线Sl-eIF4E1被发现对PYV-LYE90和PepMoV-Texas由于点突变而导致的potyviruses最终防止帽绑定;然而,这些突变体易受PYV-LYE84和TEV[24].这些突变体对突变纯合,但在发育中没有表现出缺陷。自从eif4e.家庭成员用作Potviruses的敏感性因素,突变各种形式的RBP EIF4E可能是工程抗性作物的有用策略。
2.6。mos2.
SNC1在TIR-NBS-LRR型中携带功能性突变R基因。辩护响应的组成型激活snc1导致自身免疫表型,如矮种,高SA,加强PR.基因表达,增强对病原体的抵抗力[44].为了寻找R蛋白介导免疫所需的成分修饰符的snc1(Mos.)进行基因筛选。MOS2-1突变体是用snc1 npr1双突变背景与快中子诱变。它不再展示snc1有关的表型(13].采用了一种基于地图的克隆方法来隔离mos2.基因。序列分析显示,MOS2在中心有一个G-patch域,在c端附近有两个KOW基序(见表)1).MOS2在多细胞生物中进化保守,在人类、小鼠和C. Elegans.[13].G-patch域已经在其他生物体的rna结合蛋白中发现,并被认为有助于rna -蛋白质相互作用[25].KOW基序能够利用结构域内的不同残基结合RNA和蛋白质[26].
患有毒性细菌感染后两PV。maculicola(p.s.m.。).ES4326或oomyceteHyaloperonospora Arabidopsidis.(哈。) Noco2,MOS2 SNC1 NPR1与之相比,突变体显示出增加的易感性snc1 npr1突变体[13].在三重突变体中,SA水平也被部分抑制。来确定mos2.基底抗性,单突变体需要mos2.植物被接种了p.s.m.。ES4326。突变体植株对该病原菌更敏感。来确定mos2.是必需的R将基因介导的抗性单突变体接种p.s.m.。ES4326AVRB.和太平洋标准时间。DC3000AvrRPS4,对应不同的R基因在拟南芥.突变体也易于这些病原体。所以,mos2.基底抗性都需要Rgene-mediated电阻(13].
的贡献mos2.对RNA处理和病原体抗性的研究尚未完全确定,也没有在其他生物中发现其同源物。然而,基于它的rna结合结构域和突变时对病原体的易感性,mos2.被怀疑在RNA加工和植物病原体防御中起着关键作用。gfp融合分析显示,MOS2定位于细胞核,这表明它可能在mRNA输出之前参与RNA加工;然而,它在RNA加工中的确切作用尚不清楚[13].
2.7。MOS11
与mos2.,MOS11被发现了Mos.屏幕之前提到了[13].mos11-1在T-DNA-诱变中鉴定出来snc1人口,突变时,抑制了snc1表型[3.].序列分析显示,MOS11类似于人CIP29,已被证明已结合RNA并定位于细胞核的细胞素蛋白诱导的蛋白质(参见图1和表格1)[27].
进行半定量RT-PCRMOS11 SNC1突变体透露PR1和PR2相比之下,表达量大大减少snc1[3.].SA水平也显著降低。磁化率的MOS11 SNC1通过用oomycete病原体感染来测试突变体哈。Noco 2和细菌p.s.m.。ES4326。对卵菌病原菌和细菌病原菌均有中度敏感性;所以,mos11只是部分抑制snc1表型。GFP融合分析表明MOS11本地化为核。MOS11对人CIP29同源,其具有RNA结合活性[27].CIP29与RNA解旋酶DDX39和FUS/TLS相互作用。DDX39与a果蝇参与RNA输出的RNA解旋酶[45].由于这种同源性,MOS11在MRNA出口中的作用是通过Poly(A)测试的原位杂交[3.].在核中存在较高的mRNA积累mos11与野生型比较;然而,信使rna的输出并没有完全受到影响[3.].
MOS11与人类CIP29的同源性表明MOS11与RNA结合以及蛋白质结合,可能与其他蛋白质形成复合物。MOS11蛋白序列不具有任何已知的rna结合域;然而,MOS11中高度保守的正电荷氨基酸可能结合mRNA。MOS11在RNA输出中的确切作用有待进一步研究。
2.8。DCL2和DCL4
Dicer蛋白跨界高度保守,参与RNA干扰(RNAi),一种转录后基因沉默机制(见图)1)[29,46].已经表征了四种dicer样(DCL)蛋白质拟南芥[47].DCL1,DCL2,DCL3和DCL4全部含有螺旋酶,PAZ,RNase III样和双链RNA结合结构域(参见表1)[28].DCL1在调节发育基因中的作用[47].DCL3在异铬胺结构调节中的作用[4,29].病毒RNA沉默的siRNA形成需要DCL2 [4]和DCL4是感应转基因诱导的RNA沉默和SIRNA的产生,用于内源基因调节[28].只有DCL2和DCL4被怀疑有助于植物对病毒和真菌的防御[4,5].
拟南芥T-DNA插入突变体dcl2和dcl4用病毒病原体挑战,烟草使病毒(TRV-PDS),野生型拟南芥植物免疫。dcl2突变体显示出siRNA积累没有变化,而在dcl4突变体,22-核苷酸siRNA取代了病毒病原体感染期间发现的典型的21核苷酸siRNA [4].没有病毒RNA在单个突变体中积累,表明它们可能是功能冗余的。为了进一步测试,将两个单突变体杂交产生双突变体。双突变体dcl2 dcl4.24nt sirna积累,病毒RNA积累,表现出病毒疾病症状。因此,由DCL2和DCL4分别产生的22 nt和21 nt siRNA有助于沉默TRV RNA [4].
另一项研究使用了相同的突变体,dcl2和dcl4测试抗土壤出生的真菌黄萎病dahliae[5].dcl2突变体与野生型植株的敏感性无显著差异dcl4通过qRT-PCR检测,突变体在坏死和真菌生物量等疾病症状方面表现出增强的易感性[5].
这两项研究表明,RBP DCL4有助于植物防御病毒和真菌病原体,因为当DCL4变得无功能时,敏感性增加。然而,DCL2仅涉及对病毒病原体的防御,因为对真菌的敏感性没有差异V. Dahliae.[4,5].这说明了rbp通过rnai介导的机制在植物防御中的重要性。
2.9。AGO1, AGO2和AGO7
Argonaute (AGO)蛋白也参与了RNAi [29,46].具体来说,AGO蛋白是RNAi rna诱导沉默复合体(RISC)中的rbp(见图)1)[29].以前蛋白质直接结合RNA,其允许RISC切割靶RNA沉默或防止翻译[29].蛋白质蛋白质有一个PAZ域,它结合了在RNAi途径前面创建的3'两个核苷酸突出。piwi是另一个保守的域,具有核酸酶活性(参见表1)[30.].
众所周知,RNAi在植物防御中作用,以应对病毒和最近的细菌;但是,只有前一个,和以前7人已被证明有助于植物防御[5,6,31,32].为了确定RNAI是否有助于对抗真菌的植物防御,RNAi所需的RBP的突变体如前所述,如前所述挑战诉dahliae,枯萎的真菌[5].ago1突变体通过TILLING获得[33),而ago7突变体是T-DNA突变体拟南芥股票中心(5].利用真菌特异性引物进行实时定量PCR,评估真菌生物量积累。ago7突变体更容易V. Dahliae.与野生型对照植物相比,有更大的发育不良和坏死。真菌生物量也高得多。然而,ago1突变体更抗性并显示不均匀的坏死和没有花青素的产生,生物质积累也比在野生型植物中发现的含量。这些表明,不同之前蛋白质可能对植物免疫具有不同的作用。
最近,利用RT-PCR技术对其进行表达分析前基因对两PV。番茄(太平洋标准时间。)DC3000和太平洋标准时间。(avrRpt2)[6].只有AGO2记录增加;用western blot分析AGO2蛋白水平,以证实这种增加。为了评估AGO2在防御反应中的作用,我们进行了细菌感染试验ago2突变体。突变体更容易太平洋标准时间。(avrRpt2),该病原体具有相应的毒性因子R基因RPS2.,兴奋地认为Rgene-mediated辩护。突变体也易受太平洋标准时间。(EV)与野生型植物的比较表明AGO2在基础防御中起作用。
AGO2、AGO3和AGO7存在部分冗余,因此单突变体和双突变体杂交产生双突变体和三突变体。双重和三重突变体前2岁)和前22.3前3.更容易受到太平洋标准时间。(avrRpt2)比单ago2或ago7突变体。前两者3.双突变体对病原体同样敏感ago2突变体,证实AGO3不有助于病原体防御。细菌生长的水平太平洋标准时间。(EV)在单株、双株和三株突变体中具有可比性ago2;AGO2似乎是唯一涉及基础防御的AGO。ago2突变体也易受太平洋标准时间。(avrRpt2),就会触发Rgene-mediated防御反应。因此,AGO2是必需的基础和Rgene-mediated国防(6].
以往,通过生产小单链RNA分子来促进RNAi [35],搜索ago2相关的srna。治疗后进行Illumina深度测序太平洋标准时间。(avrRpt2).MicroRNA (miRNA)被认为是无功能的,因为它形成miRNA::miRNA双链,随后被dicer样蛋白降解,因此不能沉默其靶标[35].然而,与AGO2感染后相关的sRNA最为丰富的是miRNA, miR393b提示miRNA可能具有生物学功能[6].用免疫沉淀法监测ago1相关的miRNA。miR393b仅在AGO2组分中大量存在;然而,它的miRNA对应物,miR393,在植物防御中有牵连[34]只存在于AGO1组分中。单突变体ago2几乎没有mir393b表达。
为了阐明miR393b在植物免疫中的作用,利用miR393b序列预测了可能的靶基因。只有三个可能的目标At5g50440[编码MEMB12,测试了参与细胞质贩运和局部在GOLGI的细胞质贩运和局部化的圈套(可溶性N-乙基乙烯酰亚胺酰亚胺类附着蛋白受体)蛋白质。进行共表达分析以确认MEMB12是MIR393B的目标;MEMB12在miR393b存在下调。MEMB12蛋白质比其相应的转录物不那么丰富;因此,MiR393B最有可能通过平移抑制下调MEMB12 [6].
为了确定MEMB12在植物免疫中的作用,memb12用转座子标记得到突变体。突变体易受敏感太平洋标准时间。(avrRpt2) 和太平洋标准时间。(EV)。进行MEMB12定位测定,发现它定位于GOLGI。memb12突变体也被评估了抗菌蛋白的生产,特别是PR1,一种在植物防御过程中高度表达的蛋白[48].细胞内PR1显着提高memb12在病原体感染后植物比野生型植物太平洋标准时间。(avrRpt2).PR1低水平的ago2突变体。还检测了其他SNARE蛋白,如SYP61和SYP121;然而,只有MEMB12被发现负责PR1的囊泡运输。因此,AGO2通过与靶向miR393b结合参与植物免疫MEMB12.,调节pr1 exocutosis。要进一步确认此链接,创建了MiR393B过表达线,并发现具有类似的表型memb12如增强了对突变体的抵抗力太平洋标准时间。(avrRpt2)和更高水平的PR1[6].
几种AGO蛋白现在已经被牵连到植物防御中[5,6].突变AGO1和AGO7,RNAi的必需RBP,表现出不同程度的易感性V. Dahliae.[5].AGO2被发现产生一种miRNA,负责下调SNARE蛋白,导致PR1分泌增加,增强对有毒细菌病原体的抵抗力[6].这表明RNAi不仅参与植物对病毒病原体的防御,还参与细菌和真菌病原体的防御,并阐明了AGO1、AGO2和ag7 rbp在这一过程中的作用。
2.10。Mac5a / 5b.
MAC5A和MAC5B是两个部分冗余的rbp,与mos4相关复合物(MAC)相关(见图)1)[2].MAC由许多亚基组成,包括核心MOS4、AtCDC5、MAC3A/3B和PRL1蛋白,这些蛋白跨界高度保守,并在植物免疫中形成重要的核复合物[36].MAC也与mRNA的剪接有关,因为酵母和人类的同源复合物已被证明与剪接体有关,剪接体是一种参与RNA剪接的复合物[49].试图识别与该复合物相关的其他组件使用了互补mos4-ha.转基因系mos4.突变体的背景。利用抗ha微珠进行免疫亲和纯化,然后进行质谱蛋白质组学分析,发现MAC含有多种蛋白质成分。对MAC5A进行了进一步的反向遗传分析。序列分析显示,MAC5A和MAC5B具有高度同源性,具有ccch型锌指和RNA识别基序(RRM)(见表)1)[2].MAC5A表达在高于MAC5B.
利用T-DNA插入突变体进行反向遗传分析Mac5a.和Mac5B.[2].MAC5A和MAC5B仅自一些冗余Mac5a.表现出轻微的生长缺陷;然而,双突变体是致命的。的snc1突变体背景,显示组成型防御响应和增加对病原体的抗性[44,用来评估这些蛋白在植物免疫中的作用。snc1 mac5a双突变体更容易感染敏感snc1由oomycete病原体哈。没有二氧化碳和细菌病原体太平洋标准时间。应变DC3000。snc1 mac5b突变体对这些病原体表现出了类似的抵抗力snc1单突变体。这种缺乏易感性被认为是由于无法的Mac5B.压制统治snc1表型,而Mac5a.抑制snc1抗性进一步支持了这两个基因的不平等冗余。单突变体,Mac5a.和mac5b,对上述病原体没有表现出更强的易感性,也不容易感染Rgene-specific病原体,太平洋标准时间。AVRRPS4.和P.s.t. avrPphB,通常分别被R蛋白RPS4和RSP5识别。这表明MAC5A/5B在基础防御或r -蛋白介导的防御中不需要snc1介导免疫;然而,这可能是由于MAC5A和MAC5B的冗余,由于双突变致死率,不易被拆解[2].
MAC5A / B和MAC一般在替代剪接中的角色尚未证明。但是,其在植物免疫中的作用[36及其与已知剪接体成分的关联[2表明MAC参与了R蛋白效应识别信号转导通路,最终导致防御激活,可能有剪接体的协助。因此,MAC5A/B可能通过促进剪接来调控其靶防御基因mRNA。
2.11。AtRBP-DR1
rps2(抵抗力两2)是CC型NBS-LRR r蛋白。CoImMunopecectipipipipitipitipitipitipitation鉴定与RPS2相关的蛋白质拟南芥,其中一种是AtRBP-DR1 [37].质谱分析显示AtRBP-DR1有三个rms,两个在n端,一个在c端(见表)1).T-DNA插入突变体没有积累AtRBP-DR1信使rna (14].它用于通过感染来测试ATRBP-DR1在植物防御中的作用太平洋标准时间。DC3000评估其在基底防御中的作用,以及菌株AVRRPM1.或AVRRPT2.评估Rgene-mediated阻力。在感染了太平洋标准时间。DC3000不含Avr蛋白;然而,当突变体被含有Avr蛋白的细菌感染时,抗性仍然存在。因此,AtRBP-DR1对基础抗性有贡献,但对基础抗性没有贡献Rgene-mediated辩护。互补分析证实了这一点。通过转化进行过表达分析Atrbp-dr1突变体AtRBP-DR1在35s Camv(花椰菜马赛克病毒)启动子的控制下。这些转化体具有矮化表型,其与免疫印迹分析揭示的蛋白质水平的增加相关[14].转化体也恢复了抵抗力太平洋标准时间。DC3000。过表达突变体的矮化表型AtRBP-DR1可能是由于SA生产的增加,由(Q)RT-PCR使用来自SA途径的两种基因确定,Sid2.(SA感应缺陷) 和PR1.发现过表达线的矮化表型是Sid2.依赖于自AtRBP-DR1牛Sid2.突变体不再矮小,积累也很少PR1[14].综上所述,AtRBP-DR1似乎在调节sa介导的防御反应中发挥了关键作用。
为了进一步阐明AtRBP-DR1蛋白的功能,我们进行了YFP:: ha融合分析。AtRBP-DR1似乎定位于细胞质;然而,在细胞核中定位也是可能的[14].该本地化数据表明ATRBP-DR1可能在转录性调节后发挥作用。尽管是最初的在体外RPS2与AtRBP-DR1之间的关联[37],这是不可检测的在活的有机体内;因此,AtRBP-DR1可能不像之前假设的那样与RPS2形成复合物[14].由于rms的存在,AtRBP-DR1被怀疑在RNA加工过程中发挥作用,并与植物抗rms有关太平洋标准时间。DC3000;然而,其mRNA靶标尚不清楚,需要进一步研究。
3.结论
在RNA加工水平上调控植物防御已经成为植物免疫的一个重要方面。在植物防御过程中,rbp几乎参与了RNA加工的每一个步骤。因此,植物防御不仅在转录水平上受到调控,还在转录后RNA加工水平上受到微调。这些例子只代表了一小部分已经确定的rbp。基因组分析已经在模式植物中鉴定出超过200个rbp拟南芥其中50%为植物所特有,大部分功能未知。rbp与后生动物rbp同源;然而,其中大多数假定的功能尚未被研究[50].研究与病原体感染的相关植物相关RBP可能有助于我们对其他王国的类似RBP。由于其mRNA目标的不稳定性,RBPS传统上难以研究。下一代测序方法等RNA-SEQ的出现将大大提高我们分析RBPS的RBP和敲除突变体的能力。
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