Poszt-transzkripcionális géncsendesítés és szupresszió molekuláris mechanizmusának feltárása növényekben
Title in English
Unraveling the mechanism of Post-transcriptional gene silencing and suppression in plants
Panel
Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent
Agricultural Biotechnology Institute (ABC) (National Agricultural Research and Innovation Centre)
Participants
Molnár, Attila Szittya, György Várallyay, Éva
Starting date
2004-01-01
Closing date
2007-12-31
Funding (in million HUF)
13.605
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
Az RNS silencing, egy géninaktivációs mechanizmus, amely szinte az összes eukarióta szervezetben működik, és magába foglalja az állati RNS interferencia és a növényi poszt-ranszkripcionális géncsendesítés (PTGS) jelenségét. A növényekben a PTGS mint antivirális mechanizmus is működik. Kutatásaink folyamán feltártuk, hogy a vírus RNS erős másodlagos szerkezettel bíró részei aktiválják a PTGS alapú antivirális mechanizmust oly módon, hogy a DICER nevezetű RNAse III típusú enzim kis 21-26 nukleotid hosszú RNS molekulákká, ún. siRNS-ekké darabolják a másodlagos szerkezettel bíró vírus RNS szakaszokat. A vírus fertőzte növényekben felhalmozódó siRNS-ek beépülnek a PTGS másik effector komplexebe a RISC-be amely vírus specfikus siRNS-ek miatt specifikusan gátolja a vírus RNS kifejeződését. Igazoltuk, hogy ez a gátlás a vírus genom specifikus vágásával megy végbe. A vírusok az evolúció során silencing szupresszor fehérjék termelésével válaszoltak a növények antivirális reakciójára. Laboratóriumunkban a világon először sikerült feltárnunk egy ilyen silencing szupresszor fehérje (Cymbidium ringspot vírus kódolta p19 fehérje) kristályszerkezetét és molekuláris működését. Megállapítottuk, hogy a p19 szupresszor fehérje a siRNS-ek megkötésével gátolja az antivirális RISC felépülését, így a PTGS alapú antivirális választ. Igazoltuk továbbá, hogy ez a molekuláris mechanizmus altalánosan elterjedt a növényi vírus kódolta silencing szupresszor fehérjék működésében.
Results in English
RNA silencing is conserved in a broad range of eukaryotes and includes the phenomena of RNA interference in animals and posttranscriptional gene silencing (PTGS) in plants. In higher plants, PTGS acts as an antiviral system, and we have explored that antiviral PTGS is induced by viral dsRNAs or structured single-stranded RNAs (ssRNAs) that are processed into small interfering RNAs (siRNAs) by RNase III-like enzymes such as DICER. These virus specific siRNAs than guide the sequences pecific degradation of target viral RNAs by the RNA-induced silencing complex (RISC). We also showed that antiviral RISC, which programmed by the virus specific siRNAs mediates the cleavage of a target viral RNA when there is perfect or nearly perfect base pairing between the target. To counteract an antiviral RNA silencing response, plant viruses evolved and express silencing suppressor proteins. At the first time we explored the structure and molecular bases of a silencing suppressor protein. We have shown that the 19 kDa protein (p19) of Cymbidium ringspot virus is a systemic silencing suppressor that prevents the assembly of antiviral RISC complexis by binding and sequestering of siRNAs, thus inhibiting the PTGS based antiviral response. Moreover we also confirmed that sequestering of siRNA is a common strategy of silencing suppressor proteins, encoded by plant viruses.
Hornyik C, Havelda Z, Burgyán J.: Identification of sequence elements of tombusvirus-associated defective interfering RNAs required for symptom modulation., Arch Virol. 151, 625-633, 2006
Lakatos Lóránt, Szittya György, Burgyán József: Molecular mechanism of RNA silencing suppression mediated by p19 protein of tombusviruses., EMBO J. 23, 876-84, 2004
Vargason, J., Szittya, Gy., Burgyán, J. and Hall, T.,: Size selective recognition of siRNA by an RNA silencing suppressor, Cell 115, 799-811, 2004
Válóczi A, Hornyik C, Varga N, Burgyán J, Kauppinen S, Havelda Z.: Sensitive and specific detection of microRNAs by northern blot analysis using LNA-modified oligonucleotide probes., Nucleic Acid. Res. 32, E-pub, e175, 2004
Silhavy Dániel, Burgyán József: Effects and side-effects of viral RNA silencing suppressors on short RNAs, TRENDS in Plant Science 9, 76-83, 2004
Molnár, A., Csorba, T., Lakatos, L., Várallyay, É., Lacomme, C., and Burgyán, J: Plant virus derived siRNAs predominantly originate from highly structured single-stranded viral RNAs, Journal of Virology 79, 7812-8, 2005, 2005
Havelda Z, Hornyik Cs, Válóczi A, Burgyán J.: Defective interfering RNA hinders the activity of a tombusvirus-encoded posttranscriptional gene silencing suppressor., Journal of Virology, 2005
Válóczi A, Várallyay E, Kauppinen S, Burgyán J, Havelda Z.: Spatio-temporal accumulation of microRNAs is highly coordinated in developing plant tissues., Plant J. 47, 140-151, 2006
Burgyán József: VIRUS INDUCED RNA SILENCING AND SUPPRESSION: Defence and Counter Defence, Journal of Plant Pathology 88, 233-244, 2006
Lakatos Lóránt, Csorba Tibor, Vitantonio Pantaleo, Elisabeth J Chapman, James Carrington, Yu-Ping Liu, Valerian Dolja, Lourdes Ferna´ndez Calvino, Juan Jose´ Lo´ pez-Moya, Burgyán József: Small RNA binding is a common strategy to suppress RNA silencing by several silencing suppressors, EMBO J. 25, 2768–2780, 2006
Vitantonio Pantaleo, Szittya György, Burgyán József: Molecular Bases of Viral RNA Targeting by Viral Small Interfering RNA-programmed RISC, Journal of Virology, 81, 3797-806, 2007
Events of the project
2014-01-02 14:35:17
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: (Nemzeti Agrárkutatási és Innovációs Központ), Új kutatóhely: Mezőgazdasági Biotechnológiai Kutatóintézet (Nemzeti Agrárkutatási és Innovációs Központ).
