c-di-GMP受体Filp与PXO_02715蛋白互作及其对水稻白叶枯病菌毒性的共调控作用

It was shown in our previous studies that the REC/PAS/GGDEF/EAL domain containing protein Filp, a novel cyclic di-GMP signal receptor, which specifically interacts with the PilZ-domain protein PXO_02715 and regulates the virulence expression in Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) (Yang et al., MPMI, 2014). In this proposal, we will further investigate the molecular interactions of c-di-GMP-Filp-PXO_02715 and its regulation on the virulence of Xoo, including 1. Interaction of the different domains of Filp with PXO_02715; 2. Promotion or suppression by c-di-GMP to the binding of Filp with PXO_02715; 3. Effects of PXO_02715 on the binding of c-di-GMP with Filp; 4. Co-regulation on virulence by Filp and PXO_02715; 5. Identification of downstream genes regulated by Filp and PXO_02715. The objectives of this study are to demonstrate the Filp-mediated c-di-GMP signaling pathway, and to reveal the mechanism of virulence regulation by c-di-GMP receptor Filp and PXO_02715 in Xoo.

前期研究发现，c-di-GMP信号受体蛋白Filp (含REC/PAS/GGDEF/EAL结构域)可与PilZ结构域蛋白PXO_02715互相作用，调控了水稻白叶枯病菌的毒性表达(Yang et al., MPMI, 2014)。本项目申请进一步解析c-di-GMP、受体蛋白Filp与PXO_02715蛋白对水稻白叶枯病菌毒性的调控，内容包括：(1) Filp不同结构域与PXO_02715互作；(2)c-di-GMP对Filp-PXO_02715结合的促进/抑制作用；(3) PXO_02715对c-di-GMP和Filp结合的影响；(4) Filp与PXO_02715对病菌毒性的共调控作用；(5) 受Filp-PXO_02715调控的下游基因的鉴定。本研究目的和意义在于阐明水稻白叶枯病菌中Filp与PXO_02715蛋白介导的c-di-GMP信号传导途径及毒性调控机理。

前期研究发现，c-di-GMP信号受体蛋白Filp (含REC/PAS/GGDEF/EAL结构域)可与PilZ结构域蛋白PXO_02715互相作用，调控了水稻白叶枯病菌的毒性表达(Yang et al., MPMI, 2014)。本项目进一步解析了c-di-GMP、受体蛋白Filp与PXO_02715蛋白对水稻白叶枯病菌毒性的调控，研究内容包括：c-di-GMP受体Filp不同结构域与PXO_02715的互作；Filp 与PXO_02715 对病菌毒性表达的共调控作用； c-di-GMP受体Filp与互作蛋白PXO_02715的下游共调控元鉴定；c-di-GMP受体Filp与互作蛋白PXO_02715的下游共调控元验证和表达分析；c-di-GMP受体Filp与互作蛋白PXO_02715的下游共调控元毒性调控功能分析；c-di-GMP代谢蛋白gdpX1、HD-GYP结构域PXO_03945的功能鉴定与分析。取得了主要研究结果包括：发现了Filp的EAL和GGDEF结构域可与PXO_02715发生互作，而EAL结构域是Filp和PXO_02715互作的关键结构域；Filp 与PXO_02715 共调控病菌毒性表达；鉴定了共有108个蛋白可能是filp和PXO_02715的共调控蛋白；并验证了10个共调控蛋白在蛋白表达和基因转录水平的表达；发现PXO_04752、PXO_01883、PXO_00476正调控Xoo的毒性；PXO_04157、PXO_03510、PXO_01583负调控Xoo的毒性；GdpX1通过抑制毒性相关基因的转录负调控细菌毒性； PXO_03945正调控 Xoo致病性、运动以及体内c-di-GMP水平，负调控 EPS和生物膜的产生。本研究初步阐明了水稻白叶枯病菌中Filp与PXO_02715蛋白介导的c-di-GMP信号传导途径及GGDEF结构与蛋白GdpX1和HD-GYP结构域PXO_03945的毒性调控功能。