植物F-Box蛋白D5BF1和D5BF2在根癌农杆菌侵染过程中的功能鉴定

It is reported that, beside T-DNA, five virulence proteins (VirD2, VirE2, VirE3, VirD5 and VirF) also can be translocated into plant cells by the type IV secretion system (T4SS) and play important roles during Agrobacterium (Agrobacterium tumefaciens) infection. It is proved that VirD5 is required for efficient Agrobacterium infection. And it is well known that F-box proteins including VirF encoded by Agrobacterium and VBF et al. encoded by Arabidopsis, as the component of the SCF (Skp1- Cdc53-F box protein）E3 ligase complex, play crucial roles in Agrobacterium infection process. Our preliminary data showed that two Arabidopsis F-box proteins (we designated them as VirD5 Binding F-box protein1/2, D5BF1 and D5BF2) can interact with VirD5 in vivo and in vitro. Degradation assays demonstrated that VirD5 can be degraded by plant 26S proteasome system and D5BF1 can promote the degradation in vitro. In this proposal, we want to elucidate the biological significance for D5BF1/D5BF2-VirD5 interaction and the regulation mechanism of D5BF1 and D5BF2 genes in Agrobacterium infection.

在根癌农杆菌侵染的过程中，除了T-DNA以外，还有5种毒性蛋白 (VirD2, VirE2, VirE3, VirF 和 VirD5)可以进入宿主植物细胞中。试验证据表明VirD5蛋白是根癌农杆菌有效侵染所必需的。另外，根癌农杆菌编码的F-box蛋白(VirF)以及拟南芥编码的F-box蛋白(VBF等)作为SCF(Skp1- Cdc53-F box protein）E3连接酶复合体的组成部分，在根癌农杆菌侵染过程中起着重要的作用。我们前期的结果显示2个拟南芥F-box蛋白（我们将它们分别命名为D5BF1 和 D5BF2）能够与VirD5相互作用。体外降解实验表明VirD5可以被植物26S蛋白酶体系统降解,并且D5BF1可以促进VirD5的降解过程。在本项目中，我们将阐明D5BF1/D5BF2-VirD5相互作用在根癌农杆菌侵染过程中的生物学意义以及D5BF1和D5BF2基因表达的调控机制。

作为一种病原菌，根癌农杆菌可以导致宿主植物产生冠瘿瘤。另外，根癌农杆菌也被改造成工程菌株，被广泛地应用于植物的遗传转化。在根癌农杆菌侵染的过程中，除了T-DNA以外，它们还将5种毒性效应蛋白转运到宿主细胞中。然而，在宿主植物细胞中这5种效应蛋白是如何促进根癌农杆菌的侵染过程以及宿主植物又是如何拮抗它们的作用？这些仍然有待进一步地阐释。VirD5是根癌农杆菌编码的5种转运毒性效应蛋白之一。之前的研究表明VirD5正调控根癌农杆菌的侵染过程并且可以干扰宿主细胞的有丝分裂。在本项目中，我们的研究显示拟南芥编码的2个F-box蛋白D5BF1和D5BF2可以在体内和体外结合VirD5并介导VirD5被宿主植物26S蛋白酶体系统降解。并且根癌农杆菌的侵染可以部分抑制D5BF1和D5BF2的表达。稳定遗传转化效率分析和致瘤效率分析的结果证实D5BF1和D5BF2均可以负调控根癌农杆菌的侵染过程。因此，我们的研究显示植物进化出F-box E3连接酶介导转运毒性效应蛋白VirD5通过植物蛋白酶体系统降解，从而拮抗根癌农杆菌的侵染。. 在本项目中，我们也探索了组蛋白伴侣蛋白NRP1和NRP2在组蛋白变体H2A.Z调控过程中的功能。我们发现NRP1和NRP2蛋白可以导致拟南芥基因组中包含H2A.Z的核小体数目的减少。我们的研究表明NRP1和NRP2蛋白可以通过拮抗H2A.Z沉积复合体SWR1的作用来调控基因的表达，并防止基因组中H2A.Z的过量积累。.