مطالعه بیوانفورماتیکی تنوع آمینواسیدی پروتئین Rcr3 در خانواده سولاناسه و تاثیر آن در برهمکنش با افکتورAvr2 قارچ Cladosporium fulvum

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1471-25IPPC (R1)
نویسندگان
گروه بیماری شناسی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.
چکیده
بیمارگرها برای ورود موفقیت‌آمیز و غلبه بر سیستم دفاعی میزبان در سطح وسیعی پروتئین‌های کوچکی را به نام افکتور تولید می‌کنند. نقش اصلی این افکتورها غلبه بر میزبان، تسهیل آلودگی و تکمیل چرخه زندگی می‌باشد. قارچ(Fulvia fulava) Cladosporium fulvum یک بیمارگر بیوتروف بر روی گوجه فرنگی می‌باشد که افکتورهای متعددی را در منطقه آپوپلاستی ترشح می‌کند که یکی از افکتورهای شناخته شده Avr2 است و پروتئین هدف آن در گیاه گوجه‌فرنگی Rcr3 شناسایی شده است. برهمکنش Avr2 و Rcr3 در دو حالت سازگار و ناسازگار رخ می‌دهد که در حالت ناسازگار این مجموعه توسط پروتئین گیرنده ایمنی Cf2 شناخته شده و منجر به ناسازگاری و واکنش فوق حساسیت می‌شود. در این مطالعه تفاوت‌های اسید آمینه‌ای را در پروتئین های Rcr3 مربوط به گیاهان مختلف خانواده سولاناسه که قادر به شناسایی و یا عدم شناسایی افکتور بودند مورد بررسی قرار دادیم. مدل سه بعدی برای هر مولکول Rcr3 با استفاده از داده‌های بانک پروتئینی PDB تهیه گردید و با استفاده از Cluspro آمینواسیدهای دخیل در برهمکنش با 2Avr مشخص گردید. نتایج نشان داد که ساختار Rcr3 در محل اتصال این دو پروتئین در گروه ناسازگار با وجود تنوع در برخی آمینو اسیدها دارای ساختار سایت فعال حفاظت شده بود که احتمالا در برهمکنش آن با 2Avr اختلالی ایجاد نمی‌کند. در گروه ناسازگار شناسایی مجموعه Avr2-Rcr3 توسط Cf2موجب فعال شدن سیستم دفاعی گیاه و بروز فوق حساسیت می‌شود. اما در گروه سازگار، آمینو اسیدها دارای تنوع بیشتر بوده و همچنین ساختار سایت فعال متفاوت از گروه ناسازگار بود که احتمالا این تغییرات بر روی شناسایی و یا عدم شناسایی این مجموعه توسط Cf2 تاثیر می‌گذارد.
کلیدواژه ها
 
Title
Amino acid polymorphism in solanaceous Rcr3 and its impact on recognition of Cladosporium fulvum Avr2 effector: In silico study
Authors
Fahimeh Dolat-abadi, Mansoor Karimi-Jashni
Abstract
Pathogens secrete small proteins so-called effector for successful colonization and to overcome host defense system. Fungus Cladosporium fulvum is a biotroph pathogen of tomato (solanum lycopersicum) that secrete numerous effectors into the apoplast. One of these effectors known as Avr2 that inhibits the protease activity of pathogenesis-related protein Rcr3 of tomato leading to compatible interaction. However, in incompatible interactions, the complex of Avr2 and Rcr3 can be sensed by immune receptor Cf2 of tomato leading to activation of host defense. Biological assays have shown that Rcr3 of other solanaceous plants can also be recognized when expressed in Nicotiana benthamiana leaves in the presence of Avr2 and Cf2. For this study, we used the amino acid sequence of Rcr3 (inducing- and non-inducing-hypersensitive response (HR)) from ten solanaceous plants. Using PDB data we obtained the best model with the highest score for both Avr2 and Rcr3. The best model of Avr2 to the resolved crystal structures was used for docking in Cluspro. We assessed the polymorphism of Rcr3 sequences from various solanaceous plants and evaluated its impact on the 3D structure of Rcr3 protein at the interface (active site) with Avr2 in both inducible and non-inducible groups. Data revealed that various amino acid substitutions occur at the active site of Rcr3. Despite the polymorphism of Rcr3 sequence, the 3D structure of its active site is conserved in incompatible group, which is required for the induction of a hypersensitive response. In the compatible group, these substitutions were drastically changed the active site structure of Rcr3, possibly corrupting the complex of Avr-Rcr3-Cf2.
Keywords
Compatible and incompatible interactions, Cf2 receptor, Hypersensitive response, Amino acid substitution, Modelling, Docking