小麦黄花叶病毒不依赖帽子翻译的差异化调控研究
发布时间：2021-07-02 19:42
小麦黄花叶病毒（Wheat yellow mosaic virus,WYMV）属于马铃薯Y病毒科大麦黄花叶病毒属。基因组含两条单链正义RNA,WYMV基因组的5‘端没有帽子结构,有共价结合的Vpg蛋白,3‘端有poly（A）尾;RNA1全长约7.6 kb,RNA2全长约3.6 kb,分别编码一个约270 KDa和100 KDa的多聚蛋白,经蛋白酶切割共产生10个成熟的功能蛋白,另外可能以转录水平的移码策略产生P3N-PIPO蛋白。本研究主要是解析WYMV不依赖帽子翻译调控机理,分析WYMV RNA1和RNA2的核心调控元件以及WYMV不同分离物间不依赖帽子翻译调控元件的差异化调控。首先,分别从泰安和临沂发病小麦新克隆了WYMV泰安分离物（TADWK）和临沂分离物（LYJN）的全基因组序列。WYMV不同分离物RNA的5‘UTR序列一致性较低,是突变热点区域,暗示5‘UTR在WYMV的基因表达调控中可能发挥重要作用。利用麦胚提取物的体外翻译系统和萤火虫荧光酶素（Fluc）载体,结合WYMV潢川分离物（HC）分析了实验室已有的三个分离物（TADWK、LYJN、HC）的RNA1和RNA2的5‘...
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
真核生物mRNA翻译模型图（DreherandMiller,2006）
山东农业大学博士学位论文5列，并通过保守的进化方式来维持共同的核心RNA结构。图1-2小核糖核酸病毒科IRES二级结构示意图（LozanoandMartínez-Salas,2015）Fig.1-2SchematicofthesecondarystructureofpicornavirusIRESs.小核糖核酸病毒科中的I型IRES主要存在于肠道病毒中（例如PV），由五个结构域组成（II至VI）（BelshamandJackson,2000）。域V可以与eIF4G和eIF4A互作，随后招募43S起始前复合物，同时依赖于ITAFs的辅助（deBreyneetal.,2009;Niepmann2009）。最近有报道称，一些具有I型IRES元件的病毒（例如EV7、PV1和EV-A71）在感染期间无需40S核糖体扫描即可从上游编码框的起始密码子开始翻译，从而产生UP蛋白（Lullaetal.,2019）。小核糖核酸病毒科中的II型IRES以EMCV和FMDV的IRES为代表，并存在于Aphthovirus、Cardiovirus、Parechovirus、Erbovirus和Cosavirus等属（BelshamandJackson,2000;Hollisteretal.,2008;LozanoandMartínez-Salas,2015）。II型IRES包含五个主要结构域（H、I、J、K和L），但与I型IRES的结构域不同（BelshamandJackson,2000）。对于II型IRES，域J-K与eIF4G和eIF4A的互作对于招募43S起始前复合物至关重要，同时也需要ITAFs（Kolupaevaetal.,2003;Yuetal.,2011）。除了嘧啶结合蛋白（PTB）外，II型IRES所需的ITAFs与I型IRES所需的ITAFs不同（Niepmann,2009）。小核糖核酸病毒科中的III型IRES
小麦黄花叶病毒不依赖帽子翻译的差异化调控研究8图1-3TEV5‘端75个核苷酸IRES结构（ZeenkoandGallie,2005）Fig.1-3TEV5‘proximal75nucleotideIRESdomain当将TEV5‘UTR置于双顺反子报告基因载体的基因间区域时，TEV5‘UTR可以促进第二个ORF的表达，表明它具有IRES活性（Gallie,2001）。但是，当在5‘UTR前加一个稳定的茎环时，其翻译效率降低了将近10倍，表明核糖体的扫描依赖于5‘末端或近5‘末端（NiepelandGallie,1999）。TEV5‘UTR可以在烟草悬浮细胞和胡萝卜悬浮细胞体内发挥功能（CarringtonandFreed,1990;Gallieetal.,1995）。在eIF4F紧缺的翻译系统中相对于加帽的植物mRNA具有很强的竞争优势，但当重新添加eIF4F或者eIF4G时，就会失去这一优势，因此，与植物mRNA相比，TEV5‘UTR对eIF4F（或eIF4G）的依赖性不强（Gallie,2001）。进一步的分析揭示了TEV5‘UTR属于eIF4F依赖型，而不是eIFiso4F依赖型（Khanetal.,2008），并且eIF4G可以直接与TEV5‘UTR互作，并且是维持TEV不依赖帽子翻译所需的唯一翻译起始因子（Rayetal.,2006）。像TEV一样，其它马铃薯Y病毒属成员，包括TuMV、PVY和TriMV等病毒基因组的5‘UTR均具有不依赖帽子翻译活性，可以不同程度提高下游基因的表达（Knelleretal.,2006;Robertsetal.,2015;Zhangetal.,2015）。TuMV的5‘UTR可以在体内和体外促进翻译的进行，但具体的机制目前还尚不清楚（Bassoetal.,1994）。当在TuMV5‘UTR前加上一个稳定的茎环时，其翻译水平降低到了无茎环时的30%，仍然可以维持下游基因的表达，但对于加帽的mRNA，在其前加上稳定的茎环，其翻译将不能进行（Bassoetal.,1994）。另外，TuMV5‘UTR的反方向碱基序列仍具有增强翻译功能，并且这种反方向序列在反式竞争实验中也可以抑制依赖帽子翻译?
【参考文献】：
期刊论文
[1]小麦黄花叶病毒P3蛋白致病功能域的鉴定和分析[J]. 张岩,亓玉华,鲁燕华,杨乾坤,何雨娟,李俊敏,陈剑平. 浙江农业学报. 2019(05)
[2]小麦FtsH2蛋白与WYMV CP互作研究[J]. 梁乐乐,陈梦月,孙航军,施艳,孙炳剑,李洪连. 植物病理学报. 2019(06)
[3]烟草丛顶病毒RNA依赖RNA聚合酶（RdRp）介导的体外复制体系[J]. 逯晓明,于成明,王国鲁,王德亚,耿国伟,刘珊珊,师科荣,原雪峰. 植物病理学报. 2017(06)
[4]对小麦黄花叶病毒存在抗性差异的2种小麦品种中eIF4E序列分析[J]. 耿国伟,顾珂,于成明,李向东,田延平,原雪峰. 植物病理学报. 2017(04)
[5]小麦黄花叶病毒（WYMV）2个山东分离物的全基因组序列及进化分析[J]. 耿国伟,于成明,王德亚,顾珂,师科荣,李向东,田延平,原雪峰. 植物病理学报. 2017(03)
[6]小麦黄花叶病毒编码VPg蛋白N端结构是VPg与核仁蛋白Fibrillarin互作区域[J]. 边靓,向荣,孙丽英,陈剑平. 浙江农业学报. 2014(01)
[7]我国小麦病毒病害发生现状与趋势分析[J]. 王锡锋,刘艳,韩成贵,吴云峰,赵中华. 植物保护. 2010(03)
[8]中国禾谷多黏菌传麦类病毒研究现状与展望[J]. 陈剑平. 自然科学进展. 2005(05)
[9]小麦黄花叶病毒和小麦梭条斑花叶病毒的生物学和分子生物学研究[J]. 陈炯,程晔,陈剑平. 中国病毒学. 2000(02)
[10]山东烟台小麦土传病毒病由小麦黄花叶病毒和土传小麦花叶病毒相关病毒复合侵染所致[J]. 叶荣,郑滔,徐磊,雷娟利,陈剑平,于善谦. 病毒学报. 2000(01)
本文编号：3261101
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
真核生物mRNA翻译模型图（DreherandMiller,2006）
山东农业大学博士学位论文5列，并通过保守的进化方式来维持共同的核心RNA结构。图1-2小核糖核酸病毒科IRES二级结构示意图（LozanoandMartínez-Salas,2015）Fig.1-2SchematicofthesecondarystructureofpicornavirusIRESs.小核糖核酸病毒科中的I型IRES主要存在于肠道病毒中（例如PV），由五个结构域组成（II至VI）（BelshamandJackson,2000）。域V可以与eIF4G和eIF4A互作，随后招募43S起始前复合物，同时依赖于ITAFs的辅助（deBreyneetal.,2009;Niepmann2009）。最近有报道称，一些具有I型IRES元件的病毒（例如EV7、PV1和EV-A71）在感染期间无需40S核糖体扫描即可从上游编码框的起始密码子开始翻译，从而产生UP蛋白（Lullaetal.,2019）。小核糖核酸病毒科中的II型IRES以EMCV和FMDV的IRES为代表，并存在于Aphthovirus、Cardiovirus、Parechovirus、Erbovirus和Cosavirus等属（BelshamandJackson,2000;Hollisteretal.,2008;LozanoandMartínez-Salas,2015）。II型IRES包含五个主要结构域（H、I、J、K和L），但与I型IRES的结构域不同（BelshamandJackson,2000）。对于II型IRES，域J-K与eIF4G和eIF4A的互作对于招募43S起始前复合物至关重要，同时也需要ITAFs（Kolupaevaetal.,2003;Yuetal.,2011）。除了嘧啶结合蛋白（PTB）外，II型IRES所需的ITAFs与I型IRES所需的ITAFs不同（Niepmann,2009）。小核糖核酸病毒科中的III型IRES
小麦黄花叶病毒不依赖帽子翻译的差异化调控研究8图1-3TEV5‘端75个核苷酸IRES结构（ZeenkoandGallie,2005）Fig.1-3TEV5‘proximal75nucleotideIRESdomain当将TEV5‘UTR置于双顺反子报告基因载体的基因间区域时，TEV5‘UTR可以促进第二个ORF的表达，表明它具有IRES活性（Gallie,2001）。但是，当在5‘UTR前加一个稳定的茎环时，其翻译效率降低了将近10倍，表明核糖体的扫描依赖于5‘末端或近5‘末端（NiepelandGallie,1999）。TEV5‘UTR可以在烟草悬浮细胞和胡萝卜悬浮细胞体内发挥功能（CarringtonandFreed,1990;Gallieetal.,1995）。在eIF4F紧缺的翻译系统中相对于加帽的植物mRNA具有很强的竞争优势，但当重新添加eIF4F或者eIF4G时，就会失去这一优势，因此，与植物mRNA相比，TEV5‘UTR对eIF4F（或eIF4G）的依赖性不强（Gallie,2001）。进一步的分析揭示了TEV5‘UTR属于eIF4F依赖型，而不是eIFiso4F依赖型（Khanetal.,2008），并且eIF4G可以直接与TEV5‘UTR互作，并且是维持TEV不依赖帽子翻译所需的唯一翻译起始因子（Rayetal.,2006）。像TEV一样，其它马铃薯Y病毒属成员，包括TuMV、PVY和TriMV等病毒基因组的5‘UTR均具有不依赖帽子翻译活性，可以不同程度提高下游基因的表达（Knelleretal.,2006;Robertsetal.,2015;Zhangetal.,2015）。TuMV的5‘UTR可以在体内和体外促进翻译的进行，但具体的机制目前还尚不清楚（Bassoetal.,1994）。当在TuMV5‘UTR前加上一个稳定的茎环时，其翻译水平降低到了无茎环时的30%，仍然可以维持下游基因的表达，但对于加帽的mRNA，在其前加上稳定的茎环，其翻译将不能进行（Bassoetal.,1994）。另外，TuMV5‘UTR的反方向碱基序列仍具有增强翻译功能，并且这种反方向序列在反式竞争实验中也可以抑制依赖帽子翻译?
【参考文献】：
期刊论文
[1]小麦黄花叶病毒P3蛋白致病功能域的鉴定和分析[J]. 张岩,亓玉华,鲁燕华,杨乾坤,何雨娟,李俊敏,陈剑平. 浙江农业学报. 2019(05)
[2]小麦FtsH2蛋白与WYMV CP互作研究[J]. 梁乐乐,陈梦月,孙航军,施艳,孙炳剑,李洪连. 植物病理学报. 2019(06)
[3]烟草丛顶病毒RNA依赖RNA聚合酶（RdRp）介导的体外复制体系[J]. 逯晓明,于成明,王国鲁,王德亚,耿国伟,刘珊珊,师科荣,原雪峰. 植物病理学报. 2017(06)
[4]对小麦黄花叶病毒存在抗性差异的2种小麦品种中eIF4E序列分析[J]. 耿国伟,顾珂,于成明,李向东,田延平,原雪峰. 植物病理学报. 2017(04)
[5]小麦黄花叶病毒（WYMV）2个山东分离物的全基因组序列及进化分析[J]. 耿国伟,于成明,王德亚,顾珂,师科荣,李向东,田延平,原雪峰. 植物病理学报. 2017(03)
[6]小麦黄花叶病毒编码VPg蛋白N端结构是VPg与核仁蛋白Fibrillarin互作区域[J]. 边靓,向荣,孙丽英,陈剑平. 浙江农业学报. 2014(01)
[7]我国小麦病毒病害发生现状与趋势分析[J]. 王锡锋,刘艳,韩成贵,吴云峰,赵中华. 植物保护. 2010(03)
[8]中国禾谷多黏菌传麦类病毒研究现状与展望[J]. 陈剑平. 自然科学进展. 2005(05)
[9]小麦黄花叶病毒和小麦梭条斑花叶病毒的生物学和分子生物学研究[J]. 陈炯,程晔,陈剑平. 中国病毒学. 2000(02)
[10]山东烟台小麦土传病毒病由小麦黄花叶病毒和土传小麦花叶病毒相关病毒复合侵染所致[J]. 叶荣,郑滔,徐磊,雷娟利,陈剑平,于善谦. 病毒学报. 2000(01)
本文编号：3261101
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