云南番茄曲叶病毒C4蛋白与寄主因子NbDRM2互作抑制寄主转录水平基因沉默的研究

Cytosine DNA methylation is an efficient defense strategy against geminiviruses,which leads to viral genome methylation and transcriptional gene silencing (TGS). As a counter-defense, geminiviruses encode viral proteins to suppress the viral genome methylation. However, the molecular mechanism by which viral protein contributes to TGS suppression remains largely unknown. This study finds that C4 protein encoded by Tomato leaf curl Yunnan virus (TLCYnV) interacts with NbDRM2, an important DNA methyltransferase in methyl cycle. We will dissect the influence of TLCYnV C4/NbDRM2 interaction on the cellular distribution of NbDRM2, and the DNA binding ability of NbDRM2. The effects of the interaction between TLCYnV C4 and NbDRM2 on suppressed methylation-mediated TGS by TLCYnV C4 will be analyzed. This study provides new insights into the molecular mechanism of how a geminiviral protein hijacks NbDRM2 to suppress NbDRM2-mediated viral genome methylation.

DNA胞嘧啶甲基化介导的转录水平基因沉默是寄主抵御双生病毒的有效策略之一，为抵抗寄主的防御，双生病毒能够编码一些病毒蛋白(如C4蛋白等)抵抗DNA胞嘧啶甲基化介导的转录水平基因沉默。然而，双生病毒蛋白抵抗寄主转录水平基因沉默的分子机制尚不清楚。本项目拟在发现云南番茄曲叶病毒(TLCYnV) C4 蛋白能够与寄主甲基循环中发挥重要作用的DNA甲基转移酶NbDRM2互作基础上，分析NbDRM2对TLCYnV侵染性的影响，确定 TLCYnV C4与NbDRM2互作对NbDRM2胞内分布的影响、对NbDRM2结合DNA能力的影响及对TLCYnV C4抑制TGS能力的影响。本项目旨在揭示双生病毒C4蛋白抑制转录水平基因沉默的分子机制，为双生病毒的防治提供理论依据。

转录水平的基因沉默(transcriptional gene silencing, TGS)是植物抵抗DNA病毒(如双生病毒等)侵染和复制的重要途径，在植物-病毒长期进化过程中，病毒能够通过自身基因组编码TGS抑制子(如V2、C4蛋白等)干扰寄主植物TGS从而逃逸寄主的防卫反应。然而，双生病毒编码的C4蛋白干扰寄主植物TGS的分子机制尚不清楚，无法为作物抗病品种的选育提供理论基础。因此深入解析双生病毒C4蛋白干扰植物TGS的分子机制，明确双生病毒逃逸寄主TGS的作用机理，能够为培育抗病品种选育以及双生病毒的绿色防控提供新的思路。本项目以在我国流行为害的云南番茄曲叶病毒(tomato leaf curl Yunnan virus, TLCYnV)为研究材料，以TLCYnV 编码的C4蛋白能够与寄主植物甲基循环中重要的甲基转移酶NbDRM2互作，并且TLCYnV C4通过与NbDRM2互作抑制NbDRM2对病毒基因组DNA的结合从而降低病毒基因组DNA的甲基化水平，进而逃逸寄主植物TGS防卫反应。本项目揭示双生病毒通过一种新的策略一直寄主植物TGS防卫反应，不仅为抗病作物品种的选育提供的新的视角，同时对其他病原物逃逸寄主TGS防卫反应的研究具有重要参考价值。