Isolation of CP-PVY-Specific siRNA from PVY-Infected Plants of Solanum tuberosum

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Tools for activating crop resistance to viruses are now becoming part of a comprehensive plant protection strategy. Artificial resistance to viruses through expression of the viral envelope protein in transgenic plants is fairly well understood. An urgent issue is the study of small RNAs involved in the protective mechanisms of RNA interference against viruses. Understanding the role of short interfering RNA (siRNA) in the regulation and shutdown of genes is important. The proteinase accessory component (HC-Pro), a multifunctional suppressor protein synthesized by the potato virus Y, is able to neutralize S. tuberosum plant defenses by trapping siRNA and removing them from the RNA interference process, thereby causing systemic infection of the host plant. Protein liquid chromatography combined with high performance sequencing can help recognize the large number of small RNAs resulting from viral RNA degradation and identify 21–23 bp. siRNA from PVY-infected S. tuberosum plants. The HC-Pro/siRNA nucleoprotein complex was detected in chromatographic fractions using antibodies against HC-Pro, Southern-blot indicated the presence of small RNAs in the complex, and analysis of data from deep sequencing of the small RNA population determined a specificity of 21–23 bp. siRNA to the envelope protein of the PVY virus. The research results can be applied in the study of intracellular signaling molecules and stimulate new research on antiviral mechanisms to develop effective strategies for plant protection against viruses.

About the authors

M. Yu. Sutula

Non-commercial joint stock company “East Kazakhstan University named after Sarsen Amanzholov”

Email: max.sutula@gmail.com
Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk

Zh. K. Kabataeva

Non-commercial joint stock company “East Kazakhstan University named after Sarsen Amanzholov”

Email: max.sutula@gmail.com
Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk

G. K. Komekova

Non-commercial joint stock company “East Kazakhstan University named after Sarsen Amanzholov”

Email: max.sutula@gmail.com
Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk

T. S. Khosnutdinova

Non-commercial joint stock company “East Kazakhstan University named after Sarsen Amanzholov”

Email: max.sutula@gmail.com
Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk

E. A. Zhakmanova

Non-commercial joint stock company “East Kazakhstan University named after Sarsen Amanzholov”

Author for correspondence.
Email: max.sutula@gmail.com
Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk

References

  1. Loebenstein G., Manadilova A. Virus and virus-like diseases of major crops in developing countries // Springer, Dordrecht, Netherlands. 2003. P. 195. https://doi.org/10.1007/978-94-007-0791-7_8
  2. Chikh-Ali M., Tran L.T., Price W.J., Karasev A.V. Effects of the age-related resistance to potato virus Y in potato on the systemic spread of the virus, incidence of the potato tuber necrotic ringspot disease, tuber yield, and translocation rates into progeny tubers // Plant Disease. 2020. V. 104. P. 269. https://doi.org/10.1094/PDIS-06-19-1201-RE
  3. Ghildiyal M., Zamore P.D. Small silencing RNAs: an expanding universe // Nat. Rev. Genet. 2009. V. 10. P. 94. https://doi.org/10.1038/nrg2504
  4. Bushra T., Idrees A.N., Usman A., Tayyab H. How RNA interference combat viruses in plants // Functional Genomics. 2012. V. 6. P. 113. https://doi.org/10.5772/51870
  5. Carthew R.W., Sontheimer E.J. Origins and mechanisms of miRNAs and siRNAs // Cell. 2009. V. 136. P. 642. https://doi.org/10.1016/j.cell.2009.01.035
  6. Dunoyer P., Himber C., Voinnet O. DICER-LIKE 4 is required for RNA interference and produces the 21-nucleotide small interfering RNA component of the plant cell-to-cell silencing signal // Nat. Genet. 2005. V. 37. P. 1356. https://doi.org/10.1038/ng1675
  7. Omarov R., Sparks K., Smith L., Zindovic J., Scholthof H.B. Biological relevance of a stable biochemical interaction between the tombusvirus-encoded P19 and short interfering RNAs // J. Virol. 2006. V. 80. P. 3000. https://doi.org/10.1128/JVI.80.6.3000-3008.2006
  8. Li F., Ding S. Virus counterdefense: diverse strategies for evading the RNA-silencing immunity // Annu. Rev. Microbiol. 2006. V. 60. P. 503. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.60.080805.142205
  9. Sutula M.Y., Akbassova A.Z., Yergaliev T.M., Nurbekova Zh.A., Mukiyanova G.S., Omarov R.T. Endowing plants with tolerance to virus infection by their preliminary treatment with short interfering RNAs // Russ. J. Plant Physiol. 2017. V. 64. P. 939. https://doi.org/10.1134/S1021443717060103
  10. Valli A.A., Gallo A., Rodamilans B., Lopez-Moya J.J., García J.A. The HCPro from the Potyviridae family: an enviable multitasking Helper Component that every virus would like to have // Molecular plant pathology. 2018. V. 19. P. 744. https://doi.org/10.1111/mpp.12553
  11. Shiboleth Y.M., Haronsky E., Leibman D., Arazi T., Wassenegger M., Whitham S.A., Gaba V., Gal-On A. The conserved FRNK box in HC-Pro, a plant viral suppressor of gene silencing, is required for small RNA binding and mediates symptom development // J. Virol. 2007. V. 81. P. 13135. https://doi.org/10.1128/JVI.01031-07
  12. Rawlings R.A., Krishnan V., Walter N.G. Viral RNAi suppressor reversibly binds siRNA to outcompete Dicer and RISC via multiple turnover // J. Mol. Biol. 2011. V. 408. P. 262. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2011.02.038
  13. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures // Physiol Plant. 1962. V. 15. P. 473. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
  14. Coskun O. Separation techniques: Chromatography // North Clin Istanb. 2016. V. 3. P. 156. https://doi.org/10.14744/nci.2016.32757
  15. Toni L.S., Garcia A.M., Jeffrey D.A., Jiang X., Stauffer B.L., Miyamoto Sh.D., Sucharov C.C. Optimization of phenol-chloroform RNA extraction // MethodsX. 2018. V. 5. P. 599. https://doi.org/10.1016/j.mex.2018.05.011
  16. Plisson C., Drucker M., Blanc S., German-Retana S., Le Gall O., Thomas D., Bron P. Structural characterisation of HC-Pro, a plant virus multifunctional protein // J. Biol. Chem. 2003. V. 278. P. 23753. https://doi.org/10.1074/jbc
  17. McCue K.F., Ponciano G., Rockhold D.R., Whitworth J.L., Gray S.M., Fofanov Yu., Belknap W.R. Generation of PVY Coat Protein siRNAs in Transgenic Potatoes Resistant to PVY // American J. Potato Res. 2012. V. 89. https://doi.org/10.1007/s12230-012-9257-0
  18. Del Toro F.J., Donaire L., Aguilar E., Chung B.N., Tenllado F., Canto T. Potato virus Y HCPro suppression of antiviral silencing in Nicotiana benthamiana plants correlates with its ability to bind in vivo to 21- and 22-nucleotide small RNAs of viral sequence. J. Virol. 2017. V. 91. https://doi.org/10.1128/JVI.00367-17

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (201KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Sutula M.Y., Kabataeva Z.K., Komekova G.K., Khosnutdinova T.S., Zhakmanova E.A.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».