Противовирусный врожденный иммунитет растений на основе РНК-интерференции Часть 1

Абстрактный:

Множественные противовирусные иммунитеты были разработаны для защиты от вирусной инфекции у хозяев. Противовирусный врожденный иммунитет, основанный на РНК-интерференции (РНКи), эволюционно законсервирован у эукариот и играет жизненно важную роль против всех типов вирусов. Во время гонки вооружений между хозяином и вирусом многие вирусы вырабатывают вирусные супрессоры сайленсинга РНК (VSR) для подавления противовирусного врожденного иммунитета. Здесь мы рассмотрели механизм на разных этапах противовирусного врожденного иммунитета на основе РНК-интерференции у растений и противодействие различных VSR, в основном при заражении РНК-вирусами модельного растения Arabidopsis. Были также предложены некоторые критические проблемы в этой области, и мы считаем, что дальнейшее выяснение консервативного противовирусного врожденного иммунитета может предложить широкий спектр противовирусных стратегий для предотвращения вирусных заболеваний в будущем.

Существует тесная связь между противовирусным иммунитетом и иммунитетом.

1. Иммунитет играет ключевую роль в борьбе с вирусами. Иммунная система является одним из наиболее важных защитных механизмов в организме. Иммунная система защищает организм от болезней, уничтожая, контролируя и предотвращая проникновение вирусов в организм. Если у вас сильная иммунная система, у вас будет лучший противовирусный иммунный ответ и лучшая способность бороться с вирусными инфекциями.

2. Противовирусный иммунитет является ключом к иммунитету: противовирусный иммунный ответ относится к иммунному ответу иммунной системы на вторжение вируса в организм. При этом организм вырабатывает антитела и иммунные клетки, которые распознают и уничтожают вирус. Эти антитела и иммунные клетки тесно связаны с иммунитетом, усиливая функцию иммунной системы и улучшая способность организма бороться с вирусами.

3. Иммунитет и противовирусный иммунитет взаимозависимы: Иммунитет и противовирусный иммунитет взаимозависимы. Люди со слабым иммунитетом имеют пониженную устойчивость к вирусу и подвержены инфекциям и тяжелым последствиям, в то время как люди со слабым противовирусным иммунным ответом склонны к вирусному заражению, что влияет на функцию иммунной системы.

Следовательно, поддержание хорошего иммунитета может улучшить противовирусный иммунный ответ и предотвратить вирусную инфекцию. Между тем, для некоторых специфических вирусов, таких как коронавирусы, также можно использовать вакцины для активации и усиления противовирусного иммунного ответа иммунной системы. Поэтому следует обратить внимание на укрепление иммунитета. Цистанхе может улучшить иммунитет, а мясная смесь богата различными антиоксидантными веществами, такими как витамин С, каротиноид и т. д., которые могут очищать от свободных радикалов, уменьшать окислительный стресс и повышать сопротивляемость иммунной системы.

Нажмите порошок экстракта цистанхе трубчатой

Ключевые слова:

вирус; противовирусный врожденный иммунитет; РНКи; малая РНК; ВСР.

1. Введение

Явление сайленсинга РНК впервые наблюдали у растений в 1990 г., когда введение трансгена халконсинтазы в петунию привело к подавлению эндогенных гомологичных генов [1,2]. В 1998 г. Эндрю Файр и Крейг Мелло обнаружили, что двухцепочечные РНК (дцРНК) вызывают мощное и специфическое вмешательство в Caenorhabditis Elegant [3], и назвали это явление РНК-интерференцией (РНКи), получившее Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2006 г. совершил революцию в области биологии [3,4]. Многочисленные исследования показали, что РНК-интерференция эволюционно консервативна у эукариот и регулирует все аспекты биологических событий [5,6]. Передача сигналов RNAi была установлена ​​с идентификацией некоторых ключевых компонентов пути.

Было обнаружено, что некодирующая малая РНК запускается либо самокомплементарной, либо двухцепочечной РНК (дцРНК) и функционирует как истинный сигнал и детерминанта специфичности сайленсинга генов. Первичную дуплексную малую РНК получают, соответственно, путем процессинга шпилечной РНК или дцРНК в микроРНК или миРНК с использованием специфического Dicer [7]. Кроме того, вторичная малая РНК обычно должна быть получена путем амплификации с помощью РНК-зависимой РНК-полимеразы (RdRP) для эффективного подавления активности генов. Дуплексная малая РНК затем может быть метилирована с помощью HEN1 для повышения стабильности и загружена в эффекторные белки Argonaute (AGO) [8]. Пассажная цепь дуплексной малой РНК расщепляется с помощью AGO, а направляемая цепь остается для образования РНК-индуцированного комплекса сайленсинга (RISC) [9]. Затем RISC нацеливается на комплементарную РНК путем спаривания оснований, чтобы опосредовать деградацию или ингибирование трансляции при посттранскрипционном подавлении генов (PTGS) или индуцировать подавление транскрипционных генов (TGS).

У растений выделяют два основных класса эндогенных малых РНК: микроРНК (миРНК) и миРНК [10]. miRNAs и siRNA, соответственно, продуцируются в результате процессинга шпилечных РНК или dsRNA с помощью специфического Dicer. miRNA, обычно длиной 21 нуклеотид, продуцируется Dicer-подобным 1 (DCL1) у Arabidopsis. Эндогенные miRNAs обычно опосредуют PTGS и играют существенную роль во всех аспектах процессов развития растений.

Более того, 21, 22 и 24 н. siРНК, соответственно, продуцируются DCL4, DCL2 или DCL3 у арабидопсиса и также регулируют различные биологические процессы. В то время как 21- и 22-нуклеотидные эндогенные siRNAs обычно опосредуют PTGS, такие как 21-nt tasiRNA, участвующие в морфогенезе листа, 24-nt эндогенные siRNAs в основном опосредуют TGS посредством метилирования ДНК.

При инфицировании патогеном также продуцируются siРНК, происходящие из РНК патогена, для индукции антимикробного иммунитета на основе РНКи для придания хозяину устойчивости [10,11]. Противовирусная защита на основе РНК-интерференции впервые была обнаружена у растений [12,13]. Затем было обнаружено, что он играет жизненно важную роль в противовирусном иммунитете у беспозвоночных [14] и млекопитающих [15,16]. На основании результатов молчания трансгенов и эндогенных генов была охарактеризована функция DCL, AGO и RDR (РНК-зависимых РНК-полимераз) в противовирусном иммунитете.

В настоящее время признано, что противовирусный врожденный иммунитет, основанный на РНК-интерференции, будет индуцироваться для предотвращения агрессии всех видов РНК- или ДНК-вирусов почти у всех эукариот (рис. 1). С другой стороны, многие вирусы, особенно патогенные вирусы, эволюционируют, кодируя VSR для атаки на различные этапы противовирусного пути на основе РНК-интерференции (рис. 1). Распространенность ВСР способствует вирусным эпидемиям; это также ослепляет наше понимание противовирусного врожденного иммунитета на основе РНК-интерференции. Кроме того, VSR также мешал нам использовать классический генетический скрининг для выявления новых регуляторов противовирусного пути в течение десятилетий, пока недавно не был разработан эффективный генетический метод для обхода барьера [17,18].

Здесь мы рассмотрим восприятие вирусной РНК и инициацию противовирусной защиты на основе РНК-интерференции, производство и амплификацию вирусной миРНК (миРНК), а также функции противовирусных эффекторов РНК-интерференции Argonautes, уделяя особое внимание недавнему прогрессу в этой области. бросая вызов существующим вопросам о модельном растении арабидопсис. Некоторые VSR вирусов растений и их функции также были обобщены для лучшего понимания гонки вооружений между растениями-хозяевами и вирусами. Мы приносим свои извинения за то, что некоторые результаты исследований в этой области могут быть не включены.

2. Восприятие вирусной РНК и инициация противовирусной защиты на основе РНК-интерференции.

Вирусы — это почти самые маленькие организмы на Земле с классической структурой, в которой генетический материал, РНК или ДНК, упакован в белок оболочки. Вирусы должны быть парализованы в организме хозяина и размножаться с использованием материалов и энергии хозяина. В отличие от других микробных патогенов, рецепторы распознавания образов (PRR) не воспринимают вирусы на клеточной мембране хозяина. После того, как вирус проникнет в клетку-хозяин, двухцепочечные вирусные РНК будут продуцироваться во время репликации вируса через вирусные реплики, белки-хозяева Dicer будут воспринимать и нарезать двухцепочечные вирусные РНК с образованием siРНК длиной 21–24 нуклеотида. Таким образом, белок Dicer можно рассматривать как вирусный PRR, используемый для инициации противовирусного пути на основе РНКи.

Dicer принадлежит к семейству RNaseIII-подобных и имеет высококонсервативную эндонуклеазу у эукариот [19]. У арабидопсиса имеется четыре Dicer-подобных белка (DCL): DCL1, DCL2, DCL3 и DCL4. Все они содержат пять доменов: DExD-хеликаза, геликаза-C, домен с неизвестной функцией 283 (DUF283), домен Piwi/Argonaute/Zwille (PAZ), два тандемных домена РНКазы III и один или два домена, связывающих дцРНК ( dsRBD) от N-конца к С-концу [20] (рис. 2). DCL3 не имеет домена хеликазы-C. В общем, геликазный домен использует гидролиз АТФ для облегчения раскручивания dsRNA [19,21].

Недавно было описано, что домен DUF283 облегчает спаривание оснований РНК-РНК и связывание РНК [22,23]. Домены PAZ и РНКазы III необходимы для расщепления дцРНК, домен PAZ распознает окончания доменов дцРНК и РНКазы III и разрезает одну из цепей дцРНК, а расстояние между доменом PAZ и доменами РНКазы III определяется длиной продуктов [22,24]. Домен dsRBD облегчает связывание dsRNA, а также служит неклассическим сигналом ядерной локализации [23].

DCL1 в основном участвует в пути биогенеза 21-нуклеотидных микро-РНК (miRNA), которые играют важную роль во всех аспектах развития растений и реакции растений на стимулы окружающей среды [25]. DCL1, DsRNA-связывающий белок 1 (DRB1) (также известный как HYPONASTIC LEAVES 1, HYL1) и SERRATE (SE) образуют ядерные тельца, чтобы распознавать шпилечную структуру pri-miRNA и последовательно разрезают pri-miRNA на предшественник miRNA (pre -миРНК) и пре-миРНК в зрелую миРНК [21,26]. Недавно сообщалось, что фазовое разделение SE запускает сборку diceing body и способствует процессингу miRNA с помощью DCL1 у Arabidopsis [27]; SE-Associated Protein 1 также способствует биогенезу miRNA, модулируя сплайсинг, процессинг и стабильность pri-miRNA [28].

Следовательно, мутанты DCL1 с потерей функции, летальные эмбрионы и даже гипоморфные мутанты DCL1 также обнаруживают плейотропные дефекты развития, обусловленные нарушением биогенеза miRNA [29]. DCL1 может косвенно функционировать в противовирусном врожденном иммунитете на основе РНКи, контролируя биогенез некоторых микроРНК. Сообщалось, что miR168 негативно регулирует накопление AGO1 в растениях [30], а miR482 или miR6019/miR6020 соответственно снижают противовирусную устойчивость R-генов томатов или табака [31,32]. DCL1 может также способствовать биогенезу siRNA, опосредованному другими DCLs [33,34].

DCL2 отвечает за процессинг экзогенных молекул двухцепочечной РНК (dsRNA) или природных антисмысловых siRNAs в 22-nt siRNAs у Arabidopsis [35,36]. Тем не менее, DCL2 лишь суброгирует, чтобы инициировать основанный на РНК-интерференции противовирусный врожденный иммунитет у арабидопсиса, когда функция DCL4 отменена [37,38]. Интересно, что недавние исследования показали, что массивные эндогенные 22 nt siRNAs могут накапливаться, когда путь распада цитоплазматической РНК и функция DCL4 дефектны; эти siRNAs могут запускать ген-специфическую и глобальную репрессию трансляции и приводить к плейотропным нарушениям роста [39]. Однако несколько ортологов DCL2 существуют в других растениях и могут эволюционировать, чтобы обладать функциями. Например, исследование показало, что DCL2b, один из четырех гомологов DCL2 в томатах, играет жизненно важную роль в борьбе с инфекцией вирусом томатной мозаики (ToMV), продуцируя 22-нуклеотидную миРНК в томатах [40].

DCL3 генерирует 24 nt siRNAs для регуляции РНК-зависимого метилирования ДНК (RdDM) при молчании транскрипционных генов (TGS) у арабидопсиса [41]. Недавно структура пре-миРНК DCL3- показала, что DCL3 использует положительно заряженный карман и ароматический кэп, чтобы, соответственно, распознавать 50 -фосфорилированный аденозин направляющей цепи и 30 выступов комплементарной цепи. . Спаренные домены РНКазы III DCL3 разрезают обе нити РНК, определяя точную длину продукта малой РНК [42]. Эндогенные siRNAs длиной 24 нуклеотида в основном продуцируются DCL3 из гетерохроматина или области, богатой повторяющимися последовательностями, для поддержания молчания транспозонов или стабильности генома; siРНК длиной 24 нуклеотида также репрессируют транскрипцию трансгена или другой экзогенной ДНК, такой как ДНК-вирусы [43-45]. Сообщалось, что после инфицирования ДНК-вирусом были произведены vsiRNAs из 24 нт для модуляции метилирования ДНК и модификации гистонов вирусной ДНК и для предотвращения вирусной инфекции [46,47].

DCL4 расщепляет длинные эндогенные dsRNA с образованием siRNA длиной 21 нт, таких как trans-acting siRNAs (ta-siRNAs), которые имеют решающее значение для развития растений [48-51]. Мутант Arabidopsis dcl4 показал фенотип удлиненных, загнутых вниз розеточных листьев [51,52] и повышенное накопление антоцианов [53,54]. В противовирусном врожденном иммунитете на основе РНК-интерференции DCL4 воспринимает и разрезает длинные вирусные dsRNA с образованием siRNA длиной 21 нуклеотид для предотвращения вирусной инфекции, особенно после заражения РНК-вирусом арабидопсиса и других растений [49].

Хотя каждый DCL отвечает за продукцию отдельных малых РНК, они могут функционировать избыточно или иерархически в противовирусном врожденном иммунитете на основе РНКи. Например, DCL4 считался эндогенным супрессором для репрессии DCL2-опосредованной продукции 22-нуклеотидных siRNAs [39,55]; однако DCL2 функционирует избыточно в противовирусном врожденном иммунитете на основе РНКи, особенно когда функция DCL4 нарушена [56]. Таким образом, в отсутствие как DCL2, так и DCL4 титры вируса будут резко возрастать [18, 57, 58]. Кроме того, siRNA из 21 нуклеотида, продуцируемая DCL4, может также способствовать пути RdDM для защиты от заражения ДНК-вирусами [41]. DCL2 и DCL3 должны функционировать вместе для защиты от вироидов веретенообразных клубней картофеля [59]. Кроме того, DCL1 может продуцировать siRNA длиной 21 нт в отсутствие DCL2, DCL3 и DCL4 [55,57].

DsRNA-связывающие (DRB) белки также необходимы для правильного восприятия и разделения вирусных РНК с помощью DCL [60]. Геном арабидопсиса кодирует пять белков DRB: DRB1/HYL1, DRB2, DRB3, DRB4 и DRB5 [61]. Они содержат от одного до трех консервативных dsRNA-binding motifs (dsRBMs), которые состоят примерно из 70 аминокислот, образующих складки - - - - и две -спирали для взаимодействия с dsRNA [62,63]. DRB взаимодействуют со специфическими DCL, выполняя свою особую функцию в биогенезе малых РНК и противовирусной защите [60]. Например, взаимодействие между DRB1 (HYL1) и DCL1 необходимо для биогенеза miRNA и участвует в выборе загрузки направляющей цепи в RISC [64–66].

DRB4 взаимодействует с DCL4 с образованием другого типа тела для эффективного процессинга siRNAs. Сообщалось, что мутация DRB4 приводила к нарушению противовирусной защиты от заражения вирусом желтой мозаики репы (TYMV) [67]. Мутант drb3 был гиперчувствительным к вирусу курчавости листьев капусты (CaLCuV) и вирусу курчавости верхушки свеклы (BCTV), а метилирование вирусного генома было существенно снижено в drb3 [47]. DRB2 недавно был охарактеризован как противовирусный эффектор широкого спектра действия; сверхэкспрессия DRB2 снижала накопление нескольких различных РНК-вирусов, включая вирус погремушки табака (TRV), вирус кустистой карликовости томата (TBSV), вирус X картофеля (PVX) и вирус веерного листа виноградной лозы (GFLV) [68].

3. Производство и усиление миРНК

После восприятия и нарезки вирусной dsRNA посредством DCL будет производиться первичная vsiRNA. Однако адекватная вторичная vsiРНК должна быть получена посредством амплификации для эффективной противовирусной защиты. Белки РНК-зависимой РНК-полимеразы (RdRP) хозяина являются основными факторами вторичной амплификации vsiRNA в растениях и Caenorhabditis Elegant. Они экспоненциально генерируют вирусные dsRNA, которые служат субстратами DCL для биогенеза vsiRNA, вероятно, используя укороченные вирусные РНК в качестве матриц [18,69,70].

У арабидопсиса имеется шесть белков RdRP (от RDR1 до RDR6). RDR1, RDR2 и RDR6 имеют общий C-концевой канонический каталитический мотив DLDGD эукариотических RDR и имеют ортологи у многих видов растений, в то время как RDR3, RDR4 и RDR5 имеют общий атипичный аминокислотный мотив DFDGD в каталитическом домене [71]. Хорошо продемонстрировано, что RDR1, RDR2 и RDR6 контролируют основанный на РНК-интерференции противовирусный врожденный иммунитет у арабидопсиса, хотя функция тандемно-повторяющихся RDR3, RDR4 и RDR5 в геноме арабидопсиса не идентифицирована.

RDR1 можно индуцировать инфицированием вирусом [72], вироидом [73] или обработкой салициловой кислотой [74]. Было обнаружено, что он амплифицирует 21-нуклеотидную или 22-нуклеотидную миРНК в противовирусном врожденном иммунитете на основе РНКи, особенно при заражении РНК-вирусами. RDR1 не регулирует ни биогенез эндогенной siRNA, ни развитие растений. Однако было обнаружено, что RDR1 опосредует продукцию активируемой вирусом эндогенной siRNA (siRNA), нового класса siRNA хозяина, который может способствовать противовирусной защите растений [72].

RDR6 конститутивно экспрессируется в различных тканях арабидопсиса. RDR6 не только способствует противовирусному врожденному иммунитету на основе РНКи, опосредуя биогенез vsiRNA, особенно после заражения РНК-вирусами, но также контролирует развитие растений, опосредуя биогенез эндогенных siRNA, таких как siRNAs [75,76]. RDR6 обычно образует тела siRNA с супрессором сайленсинга генов 3 (SGS3), чтобы совместно функционировать в процессах [77-80]. Таким образом, мутант rdr6 и мутант sgs3 обнаруживают одинаковые дефекты противовирусной защиты и развития [78,81–83]. Интересно, что RDR6 и miR472 могут также негативно регулировать иммунитет, запускаемый PAMP (PTI), и иммунитет, запускаемый эффектором (ETI), посредством посттранскрипционного контроля генов устойчивости к болезням [84] и способствовать образованию двухцепочечных разрывов в мейозе у других растений. [75]. Кроме того, рис (Oryza sativa) RDR6 играет противовирусную роль в защите от вируса полосатости риса (RSV) [85].

RDR2 в основном связывается с Pol IV с образованием комплекса для транскрипции коротких предшественников дцРНК, которые расщепляются DCL3 с образованием siРНК из 24 нуклеотидов для управления метилированием ДНК [86–89], хотя RDR2 также может генерировать от 23 до Малые РНК длиной 27 н. из генов MIR опосредуют метилирование ДНК [90]. Сообщалось, что RDR2, Pol IV и DCL3, основные компоненты пути RdDM, опосредовали продукцию vsiRNA из 24 нуклеотидов и играли важную роль в борьбе с инфекцией ДНК-вирусами, такими как геминивирусы [44,45]. Интересно, что siRNA из 21 нуклеотида, амплифицированная через RDR1 и RDR6, также может способствовать пути RdDM и способствовать защите растений от ДНК-вирусов [91,92].

Несколько новых факторов, участвующих в амплификации вторичной vsiRNA, также недавно были обнаружены. Антивирусная РНК-дефектная 1(AVI1)/аминофосфолипид, транспортирующая АТФазу 2 (ALA2), ALA1 и AVI2, была идентифицирована с помощью надежного прямого генетического скрининга с использованием мутанта вируса мозаики огурца (CMV), в котором стартовые кодоны VSR-2b были мутированы [17,93–95].

У мутантов ala1/ala2 или avi2 продукция вторичных vsiRNAs резко снижена. ALA1/ALA2 содержат типичную структуру АТФазы P4-типа (рис. 2) и могут транспортировать специфические фосфолипиды через клеточные мембраны растений. ALA1 и ALA2 могут взаимодействовать с RDR1 и RDR6, чтобы способствовать вторичному биогенезу vsiRNA, вероятно, определяя клеточную локализацию ее субстрата фосфолипида [17,94]. AVI2 был также назван новым энхансером фактора rdr6 3 (ENOR3), поскольку он также был идентифицирован посредством генетического скрининга на фоне rdr6 с использованием другого мутанта CMV, в котором был делетирован ген 2b [96]. AVI2, предполагаемый переносчик магния у Arabidopsis, также способствует биогенезу вторичных siRNA-зависимых RDR1 и RDR6 [93]. Интересно, что недавно было обнаружено, что кальмодулин-связывающий активатор транскрипции-3 (CAMTA3) активирует бифункциональную нуклеазу-2 (BN2) для стабилизации AGO1/2 и DICER-LIKE1 и для активации RDR6 для амплификации vsiРНК [97]. ].

RDR и новые факторы, такие как ALA1/2 и AVI2, широко распространены в растениях и червях, чтобы обеспечить достаточный биогенез vsiRNA для эффективного противовирусного врожденного иммунитета на основе RNAi. Однако RDR отсутствуют у дрозофилы, мышей и человека, у которых недавно был обнаружен другой механизм амплификации siRNA за счет внехромосомной кольцевой ДНК [21]. Еще предстоит выяснить, существует ли новый механизм у растений или червей.

4. Противовирусная функция эффекторных аргонавтов РНКи

siRNA должна быть загружена в эффекторы AGO для формирования RISC, а затем нацелена на комплементарные вирусные геномы PTGS или TGS в противовирусном врожденном иммунитете на основе РНКи. Эффекторные AGO эволюционно консервативны и широко распространены у эукариот, но отсутствуют у прокариот [98]. Было показано, что они регулируют различные биологические процессы в развитии растений и реакцию растений на стимулы окружающей среды [98–103] в дополнение к их функциям противовирусной защиты. Кристаллографические исследования показали, что канонические эукариотические AGO содержат пять доменов, называемых N-концевым (N) доменом, доменом PIWI-ARGONAUTE-ZWILLE (PAZ), средним (MID) доменом, доменом PIWI и доменом неизвестной функции 1785 (DUF1785). 104,105] (рис. 2).

Домен N может блокировать спаривание проводник-мишень за пределами положения 16, домен PAZ распознает 30 концов мРНК, домен MID закрепляет 50 фосфатов мРНК, домен PIWI обладает рибонуклеазной активностью для разрезания РНК-мишени [106–108] и Недавно было показано, что функция доменов DUF1785 нарушает идеально согласованные дуплексы siRNA и miRNA [109]. Вместе все домены облегчают правильную комбинацию между sRNA и РНК-мишенью для обеспечения надлежащего сайленсинга.

Десять AGO кодируются у арабидопсиса [110–113]. AGO1 и AGO2 являются основными компонентами РНКи-опосредованного противовирусного иммунитета против РНК-содержащих вирусов [100]. AGO1 также функционирует как эффектор микроРНК, регулирующий все аспекты развития растений путем модулирования экспрессии эндогенных генов [114-122]. Таким образом, нокаутные мутанты ago1 смертельны. Следовательно, функция AGO1 в противовирусном врожденном иммунитете на основе RNAi была исследована только с использованием гипоморфных мутантов AGO1, таких как ago1-27, которые все еще демонстрировали серьезные дефекты развития [123]. В отличие от AGO1, AGO2 не участвует в регуляции развития растений, а мутант ago2 не проявляет дефектов роста и развития; AGO2 может регулировать защиту растений только у арабидопсиса. Сообщалось, что AGO2 предпочитает связывать vsiРНК с 50-концевым A, а AGO1 предпочитает U [124]. AGO2 необходим для устойчивости к широкому спектру вирусов растений [56, 125–128].

Также сообщалось, что каталитическая активность AGO2 была необходима для локальной и системной противовирусной активности [125,127], в то время как мутант ago1 с интактной каталитической активностью был восприимчив к вирусной инфекции [123]. AGO2 также участвует в формировании устойчивости к фитопатогенным бактериям Pseudomonas syringae [129], а AGO2 связывается с miR393b* и подавляет MEMB12, модулируя экзоцитоз противомикробных PR-белков и повышая противовирусную активность [129]. Следовательно, AGO1 и AGO2 могут играть разные роли в противовирусной защите растений.

AGO4, AGO6 и AGO9 являются основными эффекторами, функционирующими в пути RdDM у Arabidopsis. Было показано, что AGO4, AGO6 и AGO9 связывают 24-нуклеотидные гетерохроматиновые малые интерферирующие РНК (het-siRNAs) и вносят вклад в путь RdDM [130,131]. Сообщалось, что AGO4 в основном боролся с агрессией ДНК-вирусов посредством модуляции RdDM, поскольку сообщалось, что мутанты ago4 были восприимчивы к инфекции BCTV из-за уменьшенного гиперметилирования генома BCTV [47]. Удивительно, но мутанты ago4 восприимчивы к нескольким РНК-вирусам, таким как вирус морщинистости репы (TCV), вирус мозаики бамбука (BaMV) и вирус мозаики Plantago asiatica (PlAMV) [132–135], посредством механизма, независимого от пути RdDM [135]. ].

Что касается других эффекторов AGO, то AGO5 вместе с AGO2 участвует в снижении системной инфекции вируса X (ХВК) картофеля, в то время как AGO5 играет лишь второстепенную роль, когда AGO2 преодолевается в первично инфицированных листьях [136]. Было обнаружено, что AGO7 (также известный как ZIP) является решающим фактором при заражении TCV методом анализа заболеваний на основе изображений [132]. AGO7 также может связываться с miR390 и опосредовать биогенез эндогенной siRNA [137]. AGO10 сотрудничает с AGO1 и играет дополнительную роль в защите тканей соцветия от заражения вирусом мозаики турнепса (TuMV) [125], помимо своей функции в регуляции развития апикальной меристемы побега путем связывания miR165/166 [138].

Интересно, что более 10 ортологов AGO были обнаружены в некоторых важных культурах, таких как рис и помидоры, из них 19 ортологов в рисе и 15 в томатах. Они могут эволюционировать, чтобы иметь различные функции в противовирусной защите и развитии. Например, при заражении вирусом рисовых полосок (RSV) белок оболочки RSV (CP) запускает накопление JA и активирует JA-чувствительный фактор транскрипции JAMYB, чтобы напрямую связываться с промотором AGO18 для активации транскрипции AGO18 [139]. AGO18 связывает и изолирует miR168, что увеличивает накопление AGO1 для противовирусного процесса [140]. С другой стороны, AGO18 преимущественно связывается с miR528, чтобы активировать накопление АФК и противостоять вирусной инфекции [141]. Наши неопубликованные данные также показывают, что некоторые ортологи AGO в томатах обладают дифференциальными функциями по сравнению с Arabidopsis.

5. Вирусные супрессоры РНКи

В гонке вооружений между растениями-хозяевами и вирусами в области защиты и контрзащиты вирусы вырабатывают белки VSR для подавления врожденного противовирусного иммунитета на основе РНК-интерференции. VSR нацелены на различные этапы противовирусного пути на основе РНКи, чтобы противодействовать сохраненному противовирусному иммунитету (таблица 1) [142,143].

Очень частым противодействием VSR является препятствование амплификации siRNA. Например, 2b CMV, C1 китайского вируса желтой курчавости листьев томата (TYLCCNV) и P6 вируса желтой карликовости риса (RYSV) мешают RDR1/6-зависимому биогенезу вторичной siRNA [155,180,185]. V2 геминивируса желтой курчавости листьев томата (TYLCV), P2 RSV и P4 вируса полосатой мозаики риса (RMSV) взаимодействуют с SGS3, ингибируя биогенез вторичной siRNA [181,182,189]. Также было обнаружено, что белок геминивируса V2 нарушает взаимодействие кальмодулин-CAMTA3, что снижает экспрессию RDR6, чтобы уменьшить биогенез vsiRNA [97].

Было обнаружено, что некоторые VSR препятствуют восприятию или разрезанию вирусной дцРНК. Например, CP TCV может ингибировать активность DCL4 [55], а P6 вируса мозаики цветной капусты (CaMV) взаимодействует с DRB4, блокируя связывание dsRNA [154]. Некоторые VSR, такие как NS вируса пятнистого увядания томатов (TSWV) и Hc-Pro вируса Y картофеля (PVY), также связываются с длинными вирусными дцРНК, которые могут блокировать распознавание или процессинг вирусных РНК с помощью DCL. Некоторые другие VSR могут напрямую нацеливаться на vsiRNA для ингибирования противовирусного врожденного иммунитета на основе RNAi. Например, P19, хорошо известный VSR томбувирусов, связывает и изолирует vsiRNA, в то время как РНКаза III хлоротического каскадного кринивируса сладкого картофеля (SPCSV) связывает и опосредует деградацию siRNA, а HC-Pro вируса желтой мозаики цуккини (ZYMV) уменьшает количество siRNA стабильность за счет нарушения метилирования siRNA с помощью HEN1. Нарушение противовирусной функции эффекторных AGO — еще одна стратегия, используемая некоторыми VSR. Например, P0 вируса скручивания листьев картофеля (PLRV) может опосредовать деградацию AGO1, а 2b CMV может мешать AGO1 и AGO4 и нарушать их функции.

Удивительно, но в отличие от вышеупомянутых VSR, которые противодействуют противовирусному врожденному иммунитету на основе РНК-интерференции, были обнаружены другие механизмы противодействия противовирусным ответам некоторых VSR. Недавнее исследование показало, что VSR p19 может взаимодействовать с рецептороподобной киназой (RLK) ЕЩЕ ЛЮБОЙ МЕРИСТЕМОЙ 1 (BAM1) и BAM2, чтобы ингибировать межклеточное перемещение РНК-сайленсинга [193,194]. VSR C4 вируса курчавости листьев томата Guangdong (ToLCGdV) также может взаимодействовать с BAM1 для подавления PTGS и TGS, опосредованного обратным метилированием [195]. Кроме того, накопленные данные указывают на взаимодействие растений и вирусов, модулируемое аутофагией [196,197]. Сообщалось, что грузовой рецептор NEIGHBOR OF BRCA1 (NBR1) может нацеливаться на HC-Pro для подавления вирусного накопления TuMV [198]. Однако B, VSR вируса полосатой мозаики ячменя (BSMV), нацелен на белок AUTOPHAGY PROTEIN7 (ATG7), чтобы нарушить взаимодействие ATG7-ATG8 и способствовать вирусной инфекции [199].

Теперь мы знаем, что почти все вирусы растений, особенно патогенные вирусы растений, обладают одним или несколькими VSR. Наличие ВСР способствует успешной агрессии вирусов и вирусных эпидемий; они также серьезно мешают нам оценить незаменимый противовирусный врожденный иммунитет у растений и других эукариот.

For more information:1950477648nn@gmail.com