Identification of chemical inhibitors for RNase III of Sweet potato chlorotic stunt virus (SPCSV)

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6098-0
Title: Identification of chemical inhibitors for RNase III of Sweet potato chlorotic stunt virus (SPCSV)
Author: Wang, Linping
Other contributor: Helsingin yliopisto, maatalous-metsätieteellinen tiedekunta
Helsingfors universitet, agrikultur-forstvetenskapliga fakulteten
University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Agricultural Science
Kasvitieteen tohtoriohjelma
Doktorandprogrammet i botanik
Doctoral Program in Plant Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020-05-26
Language: en
Belongs to series: URN:ISSN:2342-5431
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6098-0
http://hdl.handle.net/10138/314878
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Viral disease caused by co-infection of Sweet potato feathery mottle virus (SPFMV) and Sweet potato chlorotic stunt virus (SPCSV) is a severe problem that affects the production of sweetpotato (Ipomoea batatas) by reducing crop yields by up to 90%. RNase III encoded by SPCSV (CSR3) has been shown to be a viral suppressor of RNA silencing (VSR) with the ability to counteract the host’s antiviral RNA silencing defense by cleaving small interfering RNA (siRNA). This function of CSR3 is responsible for the synergistic interaction between SPCSV and other viruses including SPFMV. Thus, CSR3 may be an ideal drug target for the development of a new antiviral treatment. Yet, no inhibitor compounds have been developed, and no screening has been carried out. Thus, in this study, we sought to identify chemical inhibitors of CSR3 in order to diminish viral disease in sweetpotato. Inhibitor identification was initiated with virtual screening using computer-aided Glide docking. In total, 6,620 compounds of 136,353 were selected. Then a novel high-throughput screening (HTS) process based on fluorescence resonance energy transfer was carried out, taking into consideration the catalytic activity of CSR3 on siRNA. Of the 6,620 compounds, 109 potential inhibitors were selected according to their percentage of inhibition. Afterward, dose-response assays were performed using our HTS approach, followed by affinity binding assays between compounds and CSR3 using surface plasmon resonance and microscale thermophoresis. In addition, the compounds’ ability to affect viral accumulation in planta was verified using plants grown in a culture medium and in soil with RT-qPCR and imaging-based plant phenotype approach, respectively. As a result, four compounds were confirmed to improve the photosynthesis performance of plants grown in soil and reduce SPFMV accumulation in SPCSV and SPFMV co-infected sweetpotatoes. The study is the first to identify effective inhibitors for CSR3, opens a path toward the development of new strategies to fight viral diseases caused by the synergism of SPCSV.Bataatin höyhenläikkäviruksen (SPFMV) ja bataatin kitukasvuviruksen (SPCSV) yhteistartunta aiheuttaa bataatissa (Ipomoea batatas) vakavan virustaudin, mikä voi vähentää satoa jopa 90 %. SPCSV tuottaa genomistaan RNasi III-proteiinia (CSR3), joka estää kasvien viruspuolustukseen käyttämää RNA-hiljennystä pilkkomalla menetelmän tuottamaa pikku-RNA:ta (siRNA). Tämä on myös syy, miksi SPCSV aiheuttaa vakavan kasvitaudin SPFMV:n ja muiden kasvivirusten yhteistartunnassa. CSR3 on siten ideaalinen kohde antivirus-molekyylin kehittämiseen. Toistaiseksi tällaisia estomolekyylejä ei ole kuitenkaan kehitetty. Työn tarkoituksena oli tunnistaa kemiallisia estomolekyylejä CSR3:a vastaan, jotka voisivat vähentää bataatin virustautia. Estomolekyylien tunnistus aloitettiin käyttäen virtuaalista tietokoneavusteista seulontamenetelmää (Glide docking). Analyysin tuloksena jatkoon valittiin 6,620 yhdistettä 136,353 yhdisteen joukosta. Seuraavaksi käytettiin fluoresenssin resonanssienergiansiirtoon perustuvaa suurikapasiteettistä seulontamenetelmää (HTS), jossa pyrittiin huomioimaan CSR3:n katalyyttinen aktiivisuus pikku-RNA molekyyleille. Menetelmää käyttäen valittiin 109 potentiaalisinta estomolekyyliä. Yhdisteille tehtiin annosvastetutkimuksia käyttäen samaa HTS-lähestymistapaa, jonka jälkeen tutkittiin CSR3:n ja yhdisteiden välistä sitoutumiskykyä pintaplasmoniresonanssi ja pienmittakaavan termoforeesi -menetelmiä käyttäen. Lisäksi tutkittiin yhdisteiden vaikutusta kasvien viruspitoisuuden kasvatusalustalla ja mullassa kasvatetuilla kasveilla käänteiskopiointi-qPCR:ää ja kasvien kuvantamistyypitystä käyttäen. Tuloksena neljän yhdisteen osoitettiin parantavan kasvien yhteyttämiskykyä mullassa kasvatetuilla bataateilla ja vähentävän SPFMV-pitoisuuksia yhteistartunnassa SPCSV:n kanssa. Tämä on ensimmäinen tutkimus, jossa CSR3:n estomolekyylejä on tunnistettu. Tutkimus parantaa mahdollisuuksia kehittää uusia menetelmiä estämään SPCSV:n aiheuttamia vahinkoja.
Subject: plant production Sciences
Rights: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Identifi.pdf 1.010Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record