Вирус Y картофеля
Вирусные заболевания являются большой проблемой при выращивании картофеля, так как его размножают вегетативно и вирусная нагрузка растёт из поколения в поколения. Некоторые из них, например, Y вирус картофеля (PVY, potato virus Y) способен снижать урожайность до 80%. Наиболее перспективный способ борьбы с вирусами - создание и выращивание устойчивых сортов.
Для поддержания своего жизненного цикла вирус использует белки растения-хозяина. Одним из таких белков является фактор инициации трансляции eIF4E. В норме он взаимодействует с кэп-структурой на мРНК растения и запускает трансляцию. Y вирус рекрутирует eIF4E хозяина для трансляции своих белков, связываясь с факторами с помощью белка VPg.
У некоторых Пасленовых (перец, томат) существуют варианты факторов eIF4E, которые способны взаимодействовать с кэпом на мРНК, но не связываться с VPg. Показано, что для нарушения взаимодействия с VPg может быть достаточно одной аминокислотной замены в факторе. У культурного картофеля такой механизм устойчивости не найден. Скорее всего, потому что картофель – тетраплоид, а для возникновения такой устойчивости необходимо, чтобы все формы факторов eIF4E в растении не взаимодействовали с VPg. Создать такую форму картофеля с помощью традиционной селекции очень сложно.
Однако современные системы редактирования генома позволяют вносить изменения сразу во все аллели, в том числе заменять один конкретный нуклеотид.
Работа ведётся совместно с лабораторией структурных исследований аппарата трансляции Института Белка РАН, кафедрой биохимии МГУ и группой биоинженерии растений ФИЦ ФОБ РАН.
Публикации:
Lebedeva, M. V., Nikonova, E. Y., Terentiev, A. A., Taranov, V. V., Babakov, A. V., & Nikonov, O. S. (2021). VPg of potato virus y and potato cap-binding eif4e factors: selective interaction and its supposed mechanism. Biochemistry (Moscow), 86, 1128-1138.
Zlobin, N., & Taranov, V. (2023). Plant eIF4E isoforms as factors of susceptibility and resistance to potyviruses. Frontiers in Plant Science, 14, 1041868.
Lebedeva, M., Nikonova, E., Babakov, A., Kolesnikova, V., Razhina, O., Zlobin, N., ... & Nikonov, O. (2023). Interaction of Solanum tuberosum L. translation initiation factors eIF4E with potato virus Y VPg: Apprehend and avoid. Biochimie.
Для поддержания своего жизненного цикла вирус использует белки растения-хозяина. Одним из таких белков является фактор инициации трансляции eIF4E. В норме он взаимодействует с кэп-структурой на мРНК растения и запускает трансляцию. Y вирус рекрутирует eIF4E хозяина для трансляции своих белков, связываясь с факторами с помощью белка VPg.
У некоторых Пасленовых (перец, томат) существуют варианты факторов eIF4E, которые способны взаимодействовать с кэпом на мРНК, но не связываться с VPg. Показано, что для нарушения взаимодействия с VPg может быть достаточно одной аминокислотной замены в факторе. У культурного картофеля такой механизм устойчивости не найден. Скорее всего, потому что картофель – тетраплоид, а для возникновения такой устойчивости необходимо, чтобы все формы факторов eIF4E в растении не взаимодействовали с VPg. Создать такую форму картофеля с помощью традиционной селекции очень сложно.
Однако современные системы редактирования генома позволяют вносить изменения сразу во все аллели, в том числе заменять один конкретный нуклеотид.
Совместно с лабораторией структурных исследований аппарата трансляции Института Белка РАН впервые была создана модель комплекса eIF4E-VPg, хорошо согласующаяся с экспериментальными данными. Были созданы мутантные варианты eIF4E картофеля, которые не взаимодействуют с VPg Y вируса, но способны инициировать трансляцию мРНК.
Планируется создание растений картофеля с этими мутантными вариантами eIF4E и оценка устойчивости этих растений к PVY, а также проектирование и создание новых мутаций, которые нарушат взаимодействие фактора с VPg, но не повлияют на связывание с кэп-структурой.Работа ведётся совместно с лабораторией структурных исследований аппарата трансляции Института Белка РАН, кафедрой биохимии МГУ и группой биоинженерии растений ФИЦ ФОБ РАН.
Публикации:
Lebedeva, M. V., Nikonova, E. Y., Terentiev, A. A., Taranov, V. V., Babakov, A. V., & Nikonov, O. S. (2021). VPg of potato virus y and potato cap-binding eif4e factors: selective interaction and its supposed mechanism. Biochemistry (Moscow), 86, 1128-1138.
Zlobin, N., & Taranov, V. (2023). Plant eIF4E isoforms as factors of susceptibility and resistance to potyviruses. Frontiers in Plant Science, 14, 1041868.
Lebedeva, M., Nikonova, E., Babakov, A., Kolesnikova, V., Razhina, O., Zlobin, N., ... & Nikonov, O. (2023). Interaction of Solanum tuberosum L. translation initiation factors eIF4E with potato virus Y VPg: Apprehend and avoid. Biochimie.
