芜菁黄化病毒编码的P4蛋白介导病毒穿过胞间连丝的胞间运动功能研究

Current reports for cell-to-cell movement of plant viruses via plasmodesmata mediated by movement protein encoded by plant viruses are most coming from movement proteins from 30 K family, little of that from movement proteins with smaller molecular weight. Our preliminary studies show that movement protein P4 encoded by Turnip yellows virus has highly conserved domains with movement protein of 30 K family. Based on those findings, combined with recent progress on the cell-to-cell movement via plasmodesmata mediated by movement proteins, this project intends to use the integrated approaches of molecular biology, cell biology and biochemistry to reveal the capacity of cell-to-cell movement mediated by P4 protein, functions of conserved domains of P4 protein, to understand the mechanism of cell-to-cell movement via plasmodesmata mediated by movement protein P4 of Turnip yellows virus. The scientific significance of this project will not only help to understand the mechanisms of cell-to-cell movement mediated by smaller molecular weight movement proteins of positive single strand RNA viruses, and also help to construct the theoretical model of cell-to-cell movement of viruses via plasmodesmata mediated by smaller molecular weight movement proteins.

植物病毒成功侵染的最首要和重要步骤是运动蛋白介导病毒穿过胞间连丝的胞间运动，相关的研究主要来自30K移动蛋白家族，而分子量较小的移动蛋白介导病毒的胞间运动功能及其机理尚不明确。申请者前期通过sRNA高通量检测，发现我国一种新发病毒芜菁黄化病毒侵染辣椒，探明该病毒侵染辣椒的机制，对于明确该病毒的潜在威胁具有重要科学意义。本项目结合移动蛋白介导植物病毒通过胞间连丝的胞间运动前沿研究进展，通过分子生物学、细胞生物学及生物化学等多学科手段，开展芜菁黄化病毒P4蛋白介导该病毒胞间运动的功能、P4蛋白关键结构域及功能等研究，系统的揭示芜菁黄化病毒编码的介导病毒胞间运动的P4蛋白功能。本项目的实施将有助于认识正单链RNA病毒编码的小分子量移动蛋白的功能，也将有助于构建小分子量移动蛋白介导病毒胞间运动的理论模型。

芜菁黄化病毒（Turnip yellow virus，TuYV）属马铃薯卷叶病毒属（Polerovirus），其编码的小分子P4蛋白，推测为运动蛋白，但其功能及其关键结构域需要进一步深入研究。本研究采用5种生物学软件分析表明，P4蛋白的12-32 aa为跨膜结构域。亚细胞定位结果表明，P4蛋白定位于本氏烟叶片细胞的胞间连丝，其跨膜结构域是P4蛋白定位于寄主细胞胞间连丝的关键结构域。采用黄瓜花叶病毒（Cucumber mosaic virus，CMV）运动蛋白缺陷突变侵染性克隆（ΔCMV 3a）进行互补实验研究结果表明，P4蛋白能够恢复ΔCMV 3a的在本氏烟叶片细胞间的胞间运动，而P4蛋白跨膜结构域突变子（DL-P4）不能恢复ΔCMV 3a的在本氏烟叶片细胞间的胞间运动，证实P4蛋白是一个运动蛋白，且P4蛋白跨膜结构域是该蛋白发挥运动蛋白功能的关键结构域。采用Co-IP结合LC/MS技术，筛选与P4蛋白互作的寄主因子28个，主要包括细胞骨架、能量代谢等功能。表明P4蛋白介导TuYV在寄主细胞间胞间运动，可能是沿寄主细胞细胞骨架进行运动，需要寄主提供能量。后续将继续验证P4蛋白与互作寄主因子的真实性，以及相互互作分分子机制，为揭示P4蛋白介导TuYV在寄主细胞间胞间运动的分子机制提供科学依据。