Antifungal plant defensins: Structure-activity relationships, modes of action, and biotech applications

ACS Symposium Series

Volumn 1095, Issue , 2012, Pages 317-336

  Sagaram, Uma Shankar ^a   Kaur, Jagdeep ^a   Shah, Dilip ^a  

^a DONALD DANFORTH PLANT SCIENCE CENTER   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; CELL MEMBRANES; CYTOLOGY; PROTEINS;

AMINO ACID SEQUENCE; ANTI-FUNGAL ACTIVITY; ANTIMICROBIAL PROTEINS; DISEASE RESISTANCE; MOLECULAR MECHANISM; NON-TARGET ORGANISM; STRUCTURE ACTIVITY RELATIONSHIPS; SUBSTANTIAL VARIATIONS;

FUNGI;

EID: 84905584039     PISSN: 00976156     EISSN: 19475918     Source Type: Book Series    
DOI: 10.1021/bk-2012-1095.ch015     Document Type: Conference Paper

References (108)

1. Strange, R. N.; Scott, P. R. Annu. Rev. Phytopathol. 2005, 43, 83-116.
2. Thomma, B. P. H. J.; Cammue, B. P. A.; Thevissen, K. Planta 2002, 216, 193-202.
3. Lay, F. T.; Anderson, M. A. Curr. Protein Pept. Sci. 2005, 6, 85-101.
4. Lehrer, R. I.; Ganz, T. Curr. Opin. Immunol. 2002, 14, 96-102.
5. Zasloff, M. Nature 2002, 415, 389-395.
6. Hancock, R. E.; Sahl, H. G. Nat. Biotechnol. 2006, 24, 1551-1557.
7. Bloch, C., Jr.; Patel, S. U.; Baud, F.; Zvelebil, M. J.; Carr, M. D.; Sadler, P. J.; Thornton, J. M. Proteins 1998, 32, 334-349.
8. Fant, F.; Vranken, W.; Broekaert, W; Borremans, F. J. Mol. Biol. 1998, 279, 257-270.
9. Fant, F.; Vranken, W. F.; Borremans, F. A. Proteins 1999, 37, 388-403.
10. Almeida, M. S.; Cabral, K. M.; Kurtenbach, E.; Almeida, F. C.; Valente, A. P. J. Mol. Biol. 2002, 315, 749-757.
11. Janssen, B. J.; Schirra, H. J.; Lay, F. T.; Anderson, M. A.; Craik, D. J. Biochemistry 2003, 42, 8214-8222.
12. Lay, F. T.; Brugliera, F.; Anderson, M. A. Plant Physiol. 2003, 131, 1283-1293.
13. Lay, F. T.; Schirra, H. J.; Scanlon, M. J.; Anderson, M. A.; Craik, D. J. J. Mol. Biol. 2003, 325, 175-188.
14. Hanks, J. N.; Snyder, A. K.; Graham, M. A.; Shah, R. K.; Blaylock, L. A.; Harrison, M. J.; Shah, D. M. Plant Mol. Biol. 2005, 58, 385-399.
15. Sagaram, U. S.; Pandurangi, R.; Kaur, J.; Smith, T. J.; Shah, D. M. PLoS One 2011, 6, e18550.
16. Oomen, R. J.; Seveno-Carpentier, E.; Ricodeau, N.; Bournaud, C.; Conejero, G.; Paris, N.; Berthomieu, P.; Marques, L. New Phytol. 2011, 192, 140-150.
17. Epple, P.; Apel, K.; Bohlmann, H. Plant Physiol. 1995, 109, 813-20.
18. Brown, R. L.; Kazan, K.; McGrath, K. C.; Maclean, J. D.; Manners, J. M. Plant Physiol. 2003, 132, 1020-1032.
19. Koike, M.; Okamoto, T.; Tsuda, S.; Imai, R. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2002, 298, 46-53.
20. Carvalho, A. O.; Filho, G. A.; Ferreira, B. S.; Branco, A. T.; Okorokova-Facanha, A. L.; Gomes, V. M. Protein Pept. Lett. 2006, 13, 1029-36.
21. Do, H. M.; Lee, S. C.; Jung, H. W.; Sohn, K. H.; Hwang, B. K. Plant Sci. 2004, 166, 1297-1305.
22. Mirouze, M.; Sels, J.; Richard, O.; Czernic, P.; Loubet, S.; Jacquier, A.; Francois, I. E.; Cammue, B. P.; Lebrun, M.; Berthomieu, P.; Marques, L. Plant J. 2006, 47, 329-342.
23. Meyer, B.; Houlne, G.; Pozueta-Romero, J.; Schantz, M. L.; Schantz, R. Plant Physiol. 1996, 112, 615-622.
24. Penninckx, I. A.; Eggermont, K.; Terras, F. R.; Thomma, B. P.; De Samblanx, G. W.; Buchala, A.; Metraux, J. P.; Manners, J. M.; Broekaert, W. F. Plant Cell 1996, 8, 2309-2323.
25. Epple, P.; Apel, K.; Bohlmann, H. FEBS Lett. 1997, 400, 168-172.
26. Manners, J. M.; Penninckx, I. A.; Vermaere, K.; Kazan, K.; Brown, R. L.; Morgan, A.; Maclean, D. J.; Curtis, M. D.; Cammune, B. P.; Broekaert, W. F. Plant Mol. Biol. 1998, 38, 1071-1080.
27. Terras, F. R.; Penninckx, I. A.; Goderis, I. J.; Broekaert, W. F. Planta 1998, 206, 117-24.
28. Zimmerli, L.; Stein, M.; Lipka, V.; Schulze-Lefert, P.; Somerville, S. Plant J. 2004, 40, 633-646.
29. Zhang, Y.; Lewis, K. FEMS Microbiol. Lett. 1997, 149, 59-64.
30. Segura, A.; Moreno, M.; Molina, A.; Garcia-Olmedo, F. FEBS Lett. 1998, 435, 159-162.
31. Chen, G. H.; Hsu, M. P.; Tan, C. H. S.; Kuo, C. G. F.; Chen, H. M.; Chen, S.; Chen, C. S. J. Agric. Food Chem. 2005, 53, 982-988.
32. Aerts, A. M.; Francois, I. E.; Cammue, B. P.; Thevissen, K. Cell Mol. Life Sci. 2008, 65, 2069-2079.
33. Wijaya, R.; Neumann, G. M.; Condron, R.; Hughes, A. B.; Polya, G. M. Plant Sci. 2000, 159, 243-255.
34. Bloch, C., Jr.; Richardson, M. FEBS Lett. 1991, 279, 101-104.
35. Kushmerick, C.; de Souza Castro, M.; Santos Cruz, J.; Bloch, C., Jr.; Bejrao, P. S. FEBS Lett. 1998, 440, 302-306.
36. Spelbrink, R. G.; Dilmac, N.; Allen, A.; Smith, T. J.; Shah, D. M.; Hockerman, G. H. Plant Physiol. 2004, 135, 2055-2067.
37. Amien, S.; Kliwer, I.; Marton, M. L.; Debener, T.; Geiger, D.; Becker, D.; Dresselhaus, T. PLoS Biol. 2010, 8, e1000388.
38. Carvalho, Ade O.; Gomes, V. M. Peptides 2009, 30, 1007-1020.
39. Stotz, H. U.; Thomson, J. G.; Wang, Y. Plant Signal. Behav. 2009, 4, 1010-1012.
40. Gao, A.; Hakimi, S. M.; Mittanck, C. A.; Wu, Y.; Woerner, M. B.; Stark, D. M.; Shah, D. M.; Liang, J.; Rommens, C. M. T. Nat. Biotechnol. 2000, 18, 1307-1310.
41. Ramamoorthy, V.; Zhao, X.; Snyder, A. K.; Xu, J. -R.; Shah, D. M. Cell. Microbiol. 2007, 9, 1491-1506.
42. Terras, F. R.; Schoofs, H. M.; De Bolle, M. F.; Van Leuven, F.; Rees, S. B.; Vanderleyden, J.; Cammue, B. P.; Broekaert, W. F. J. Biol. Chem. 1992, 267, 15301-15309.
43. Osborn, R. W.; De Samblanx, G. W.; Thevissen, K.; Goderis, I.; Torrekens, S.; Van Leuven, F.; Attenborough, S.; Rees, S. B.; Broekaert, W. F. FEBS Lett. 1995, 368, 257-262.
44. Yount, N. Y.; Yeaman, M. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 7363-7368.
45. Ramamoorthy, V.; Cahoon, E. B.; Li, J.; Thokala, M.; Minto, R. E.; Shah, D. M. Mol. Microbiol. 2007, 66, 771-786.
46. De Samblanx, G. W.; Goderis, I. J.; Thevissen, K.; Raemaekers, R.; Fant, F.; Borremans, F.; Acland, D. P.; Osborn, R. W.; Patel, S.; Broekaert, W. F. J. Biol. Chem. 1997, 272, 1171-1179.
47. Wu, Z.; Hoover, D. M.; Yang, D.; Boulgue, C.; Santamaria, F.; Oppenheim, J. J.; Lubkowski, J.; Lu, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 8880-8885.
48. Schroeder, BO.; Wu, Z.; Nuding, S.; Grosrurth, S.; Marcinowski, M.; Beisner, J.; Buchner, J.; Schaller, M.; Stange, EF.; Wehkamp, J. Nature 2011, 469, 419-423.
49. Maemoto, A.; Qu, X.; Rosengren, K. J.; Tanabe, H.; Henschen-Edman, A.; Craik, D. J.; Ouellette, A. J. J. Biol. Chem. 2004, 279, 44188-44196.
50. Thevissen, K.; Francois, I. E.; Aerts, A. M.; Cammue, B. P. Curr. Drug Targets 2005, 6, 923-928.
51. Thevissen, K.; Kristensen, H. H.; Thomma, B. P.; Cammue, B. P.; Francois, I. E. Drug Discovery Today 2007, 12, 966-971.
52. Brogden, K. A. Nat. Rev. Microbiol. 2005, 3, 238-250.
53. Ehrenstein, G.; Lecar, H. Q. Rev. Biophys. 1977, 10, 1-34.
54. Yang, L.; Harroun, T. A.; Weiss, T. M.; Ding, L.; Huang, H. W. Biophys. J. 2001, 81, 1475-1485.
55. Pouny, Y.; Rapaport, D.; Mor, A.; Nicolas, P.; Shai, Y. Biochemistry 1992, 31, 12416-12423.
56. Shai, Y. Biochim. Biophys. Acta. 1999, 462, 55-70.
57. Ladokhin, A. S.; White, S. H. Biochim. Biophys. Acta. 2001, 1514, 253-260.
58. Matsuzaki, K.; Murase, O.; Fujii, N.; Miyajima, K. Biochemistry 1996, 35, 11361-11368.
59. Yamaguchi, S.; Hong, T.; Waring, A.; Lehrer, R. I.; Hong, M. Biochemistry 2002, 41, 9852-9862.
60. Thevissen, K.; Osborn, R. W.; Acland, D. P.; Broekaert, W. F. Mol. Plant-Microbe Interact. 1997, 13, 54-61.
61. Thevissen, K.; Terras, F. R.; Broekaert, W. F. Appl. Environ. Microbiol. 1999, 65, 5451-5458.
62. van der Weerden, N. L.; Lay, F. T.; Anderson, M. A. J. Biol. Chem. 2008, 283, 14445-14452.
63. Thevissen, K.; Ferket, K. K.; Francois, I. E.; Cammue, B. P. Peptides 2003, 24, 1705-1712.
64. Thevissen, K.; Cammue, B. P.; Lemaire, K.; Winderickx, J.; Dickson, R. C.; Lester, R. L.; Ferket, K. K.; Van Even, F.; Parret, A. H.; Broekaert, W. F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 9531-9536.
65. Thevissen, K.; Warnecke, D. C.; Francois, I. E.; Leipelt, M.; Heinz, E.; Ott, C.; Zahringer, U.; Thomma, B. P.; Ferket, K. K.; Cammue, B. P. A. J. Biol. Chem. 2004, 279, 3900-3905.
66. Thevissen, K.; Ghazi, A.; De Samblanx, G. W.; Brownlee, C.; Osborn, R. W.; Broekaert, W. F. J. Biol. Chem. 1996, 271, 15018-15025.
67. van der Weerden, N. L.; Hancock, R. E.; Anderson, M. A. J. Biol. Chem. 2010, 285, 37513-37520.
68. Lobo, D. S.; Pereira, I. B.; Fragel-Madeira, L.; Medeiros, L. N.; Cabral, L. M.; Faria, J.; Bellio, M.; Campos, R. C.; Linden, R.; Kurtenbach, E. Biochemistry 2007, 46, 987-996.
69. Aerts, A. M.; Francois, I. E.; Meert, E. M.; Li, Q. T.; Cammue, B. P.; Thevissen, K. J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 2007, 13, 243-247.
70. Aerts, A. M.; Bammens, L.; Govaert, G.; Carmona-Gutierrez, D.; Madeo, F.; Cammue, B. P. A.; Thevissen, K. Front. Microbiol. 2011, 2, 1-9.
71. Tavares, L. S.; Santos, Mde O.; Viccini, L. F.; Moreira, J. S.; Miller, R. N.; Franco, O. L Peptides 2008, 29, 1842-1851.
72. Terras, F. R.; Eggermont, K.; Kovaleva, V.; Raikhel, N. V.; Osborn, R. W.; Kester, A.; Rees, S. B.; Torrekens, S.; Van Leuven, F.; Vanderleyden, J. Plant Cell 1995, 7, 573-588.
73. Wang, Y. P.; Nowak, G.; Culley, D.; Hadwiger, L. A.; Fristensky, B. Mol. Plant-Microbe Interact. 1999, 12, 410-418.
74. Parashina, E. V.; Serdobinskii, L. A.; Kalle, E. G.; Lavorova, N. V.; Avetisov, V. A.; Lumin, V. G.; Naroditski, B. S. Russ. J. Plant Physiol. 2000, 47, 417-423.
75. Kanzaki, H.; Nirasawa, S.; Saitoh, H.; Ito, M.; Nishihara, M.; Terauchi, R.; Nakamura, I. Theor. Appl. Genet. 2002, 105, 809-814.
76. Peschen, D.; Li, H. P.; Fischer, R.; Kreuzaler, F.; Liao, Y. C. Nat. Biotechnol 2004, 22, 732-738.
77. Schaefer, S. C.; Gasic, K.; Cammue, B.; Broekaert, W.; van Damme, E. J.; Peumans, W. J.; Korban, S. S. Planta 2005, 222, 858-866.
78. Jha, S.; Chattoo, B. B. Transgenic Res. 2009, 19, 373-384.
79. De Coninck, B. M.; Sels, J.; Venmans, E.; Thys, W.; Goderis, I. J.; Carron, D.; Delaure, S. L.; Cammue, B. P.; De Bolle, M. F.; Mathys, J. New Phytol. 2010, 187, 1075-1088.
80. Portieles, R.; Ayra, C.; Gonzalez, E.; Gallo, A.; Rodriguez, R.; Chacon, O.; Lopez, Y.; Rodriguez, M.; Castillo, J.; Pujol, M.; Enriquez, G.; Borroto, C.; Trujillo, L.; Thomma, B. P.; Borras-Hidalgo, O. Plant Biotechnol. J. 2010, 8, 678-690.
81. Kaur, J.; Sagaram, U. S.; Shah, D. M. Fungal Biol. Rev. 2011, 25, 128-135.
82. Himmelbach, A.; Liu, L; Zierold, U.; Altschmied, L.; Maucher, H.; Beier, F.; Muller, D.; Hensel, G.; Heise, A.; Schutzendubel, A.; Kumlehn, J.; Schweizer, P. Plant Cell 2010, 22, 937-952.
83. Rushton, P. J.; Reinstadler, A.; Lipka, V.; Lippok, B.; Somssich, I. E. Plant Cell 2002, 14, 749-762.
84. Liu, Z.; Changhe, Z.; Wu, K. Plant Cell Rep. 2008, 27, 995-1004.
85. Christensen, J. J. The American Phytopathological Society; St. Paul, MN, 1963.
86. Snetselaar, K. M.; Carfioli, M. A.; Cordisco, K. M. Can. J. Bot. 2001, 79, 1390-1399.
87. Oliver, R. P.; Ipcho, S. V. Mol. Plant. Pathol. 2004, 5, 347-352.
88. Glazebrook, J. Annu. Rev. Phytopathol. 2005, 43, 205-227.
89. Garcia Olmedo, F.; Molina, A.; Alamillo, J. M.; Rodriguez Palenzuela, P. Biopolymers 1998, 47, 479-491.
90. van Loon, L. C.; Rep, M.; Pieterse, C. M. Annu. Rev. Phytopathol. 2006, 44, 135-162.
91. Oh, B. J.; Ko, M. K.; Kostenyuk, I; Shin, B.; Kim, K. S. Plant Mol. Biol. 1999, 41, 313-319.
92. Chen, S. C.; Liu, A. R.; Zou, Z. R. Plant Physiol Russ J 2006, 53, 671-677.
93. Ntui, V. O.; Azadi, P; Thirukkumaran, R. S.; Chin, D. P.; Nakamura, I.; Mii, M. Plant Pathol 2011, 60, 221-231.
94. Olli, S.; Kirti, P. B. J. Biochem. Mol. Biol. 2006, 39, 278-283.
95. De Beer, A.; Vivier, M. A. BMC Plant Biol. 2008, 8, 75.
96. Finkina, E. I.; Shramova, E. I.; Tagaev, A. A.; Ovchinnikova, T. V. Biochem. Biophys. Res. Comm. 2008, 371, 860-865.
97. Odintsova, T. I.; Rogozhin, E. A.; Baranov, Y.; Musolyamov, A. Kh.; Yalpani, N.; Egorov, T. A.; Grishin, E. V. Biochemie 2008, 90, 1667-1673.
98. Ye, X. Y.; Ng, T. B. J. Peptide Res. 2002, 60, 81-87.
99. Park, H. C.; Kang, Y. H.; Chun, H. J.; Koo, J. C.; Cheong, Y. H.; Kim, C. Y.; Kim, M. C.; Chung, W. S.; Kim, J. C.; Yoo, J. H.; Koo, Y. D.; Koo, S. C.; Lim, C. O.; Lee, S. Y.; Cho, M. J. Plant Mol. Biol. 2002, 50, 59-69.
100. Wisniewskia, M. E.; Bassetta, C. L.; Artlipa, T. S.; Webba, R. P.; Janisiewicza, W. J.; Norellia, J. L.; Goldwayb, M.; Droby, S. Physiol. Plant. 2003, 119, 563-572.
101. Chen, G. H.; Hsu, M. P.; Tan, C. H.; Sung, H. Y.; Kuo, C. G.; Fan, M. J.; Chen, H. M.; Chen, S.; Chen, C. S. J. Agric. Food Chem. 2005, 53, 982-988.
102. Turrini, A.; Sbrana, C.; Pitto, L.; Castiglione, M. R.; Giorgetti, L.; Briganti, R.; Bracci, T.; Evangelista, M.; Nuti, M. P.; Giovannetti, M. New Phytol .2004, 163, 393-403.
103. Wong, J. H.; Ng, T. B. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2005, 37, 1626-1632.
104. Wang, H. X.; Ng, T. B. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2006, 73, 576-581.
105. Kant, P.; Liu, W. Z.; Pauls, K. P. Peptides 2009, 30, 1593-1599.
106. Games, P. D.; Santos, I. S. dos.; Mello, O. E.; Diz, M. S. S.; Carvalho, A. O.; de Souza Filho, G. A.; Cunha, M. D.; Vasconcelos, I. M.; Ferreira, B. S.; Gomes, V. M. Peptides 2008, 29, 2090-2100.
107. Solis, J.; Medrano, G.; Ghislain, M. J. Plant Physiol. 2007, 164, 1071-1082.
108. Zainal, Z.; Marouf, E.; Ismail, I.; Fei, C. K. Amer. J. Plant Physiol. 2009, 4, 70-79.