Базиран на RNAi антивирусен вроден имунитет при растенията, част 1

Резюме:

Разработени са множество антивирусни имунитети за защита срещу вирусна инфекция в гостоприемниците. Базираният на РНК интерференция (RNAi) антивирусен вроден имунитет е еволюционно запазен в еукариотите и играе жизненоважна роля срещу всички видове вируси. По време на надпреварата във въоръжаването между гостоприемника и вируса, много вируси развиват вирусни супресори на заглушаването на РНК (VSR), за да инхибират антивирусния вроден имунитет. Тук прегледахме механизма на различни етапи в базирания на RNAi антивирусен вроден имунитет в растенията и противодействията на различни VSR, главно при инфекция на РНК вируси в моделно растение Arabidopsis. Бяха предложени и някои критични предизвикателства в областта и смятаме, че по-нататъшното изясняване на запазения антивирусен вроден имунитет може да предаде широк спектър от антивирусни стратегии за предотвратяване на вирусни заболявания в бъдеще.

Съществува тясна връзка между антивирусния имунитет и имунитета.

1. Имунитетът е ключов срещу вирусите: Имунната система е един от най-важните защитни механизми в тялото. Имунната система предпазва тялото от болести, като унищожава, контролира и предотвратява навлизането на вируси в тялото. Ако имате силна имунна система, ще имате по-добър антивирусен имунен отговор и по-добра способност да се борите с вирусни инфекции.

2. Антивирусният имунитет е ключът към имунитета: антивирусният имунен отговор се отнася до имунния отговор на имунната система към инвазията на вируса в тялото. В процеса тялото произвежда антитела и имунни клетки, които разпознават и елиминират вируса. Тези антитела и имунни клетки са тясно свързани с имунитета, засилват функцията на имунната система и подобряват способността на организма да се бори с вирусите.

3. Имунитетът и антивирусният имунитет са взаимозависими: Имунитетът и антивирусният имунитет са взаимозависими. Хората със слаб имунитет имат намалена резистентност към вируса и са предразположени към инфекция и сериозни последствия, докато хората със слаб антивирусен имунен отговор са предразположени към вирусна инфекция, като по този начин засягат функцията на имунната система.

Следователно поддържането на добър имунитет може да подобри антивирусния имунен отговор и да предотврати вирусна инфекция. Междувременно за някои специфични вируси, като коронавирусите, ваксините също могат да се използват за активиране и укрепване на антивирусния имунен отговор на имунната система. Ето защо трябва да обърнем внимание на насърчаването на имунитета. Cistanche може да подобри имунитета, а месната смес е богата на различни антиоксидантни вещества, като витамин С, каротеноид и др., Които могат да изчистят свободните радикали, да намалят оксидативния стрес и да подобрят устойчивостта на имунната система.

Щракнете върху прах от екстракт от Cistanche tubulosa

Ключови думи:

вирус; антивирусен вроден имунитет; RNAi; малка РНК; VSR.

1. Въведение

Феноменът на заглушаване на РНК е наблюдаван за първи път в растения през 1990 г., когато въвеждането на трансген на халкон синтаза в петунията доведе до потискане на ендогенни хомологични гени [1,2]. През 1998 г. Андрю Файър и Крейг Мело откриха, че двойноверижните РНК (dsRNA) причиняват мощна и специфична интерференция в Caenorhabditis elegant [3] и нарекоха феномена РНК интерференция (RNAi), който спечели Нобелова награда за физиология и медицина през 2006 г. и откри революция в областта на биологията [3,4]. Многобройни проучвания показват, че RNAi е еволюционно запазена в еукариотите и регулира всички аспекти на биологичните събития [5,6]. RNAi сигнализирането беше установено с идентифицирането на някои ключови компоненти в пътя.

Беше установено, че некодиращата малка РНК се задейства или от самокомплементарна, или от двойноверижна РНК (dsRNA) и функционира като истински сигнал и детерминанта на специфичността на генното заглушаване. Първичната дуплексна малка РНК се произвежда съответно чрез обработка на фиби РНК или dsRNA до микроРНК или siRNA с помощта на специфичен Dicer [7]. В допълнение, вторичната малка РНК обикновено трябва да бъде произведена чрез амплификация от РНК-зависима РНК полимераза (RdRP) за ефективно заглушаване на гена. Дуплексната малка РНК може след това да бъде метилирана от HEN1 за повишаване на стабилността и се зарежда в ефекторни Argonaute (AGO) протеини [8]. Веригата на преминаване на дуплексна малка РНК се разгражда от AGOs и направляваната верига ще остане, за да образува РНК-индуциран заглушаващ комплекс (RISC) [9]. След това RISC се насочва към комплементарна РНК чрез сдвояване на бази, за да медиира разграждането или инхибирането на транслацията при заглушаване на ген след транскрипция (PTGS) или да индуцира заглушаване на ген на транскрипция (TGS).

Има два основни класа ендогенна малка РНК в растенията: микроРНК (miRNA) и siRNA [10]. miPHK и siPHK се произвеждат съответно от обработката на РНК на фиби за коса или dsRNA от специфичен Dicer. miRNA, обикновено с дължина 21 nt, се произвежда от Dicer-like 1 (DCL1) в Arabidopsis. Ендогенните миРНК обикновено медиират PTGS и играят съществена роля във всички аспекти на процесите на развитие на растенията.

Освен това, 21, 22 и 24 nt siRNAs се произвеждат съответно от DCL4, DCL2 или DCL3 в Arabidopsis и също регулират различни биологични процеси. Докато 21 и 22 nt ендогенни siRNAs обикновено медиират PTGS, като 21 nt tasiRNA, участваща в морфогенезата на листата, 24 nt ендогенни siRNAs главно медиират TGS чрез метилиране на ДНК.

При патогенна инфекция също се произвеждат различни размери siRNAs, получени от патогенна РНК, за да индуцират базиран на RNAi антимикробен имунитет за придаване на резистентност на гостоприемника [10,11]. Базираната на RNAi антивирусна защита е открита за първи път в растения [12,13]. Тогава беше установено, че играе жизненоважна роля в антивирусния имунитет при безгръбначни [14] и бозайници [15,16]. Въз основа на констатациите в трансгенното заглушаване и ендогенното генно заглушаване, беше характеризирана функцията на DCL, AGO и RDR (РНК-зависими РНК полимерази) в антивирусния имунитет.

Сега се признава, че базираният на RNAi антивирусен вроден имунитет ще бъде индуциран за предотвратяване на агресията на всички видове РНК или ДНК вируси в почти всички еукариоти (Фигура 1). От друга страна, много вируси, особено патогенни вируси, се развиват, за да кодират VSRs, за да атакуват различни стъпки от базирания на RNAi антивирусен път (Фигура 1). Разпространението на VSR допринася за вирусни епидемии; то също така заслепява нашето разбиране за базирания на RNAi антивирусен вроден имунитет. В допълнение, VSR също ни попречи да използваме класическия генетичен скрининг за идентифициране на нови регулатори в антивирусния път в продължение на десетилетия, докато наскоро беше разработен ефективен генетичен метод за заобикаляне на бариерата [17,18].

Тук ще прегледаме възприемането на вирусната РНК и инициирането на RNAi-базирана антивирусна защита, производство и амплификация на вирусна siRNA (siRNA) и функциите на антивирусния RNAi ефектор Argonautes, с акцент върху скорошния напредък в тази област, оспорване на съществуващите въпроси за моделно растение Arabidopsis. Някои VSR на растителни вируси и техните функции също бяха обобщени за по-добро разбиране на надпреварата във въоръжаването между растителните гостоприемници и вирусите. Извиняваме се, че някои постижения на научните изследвания в областта може да не бъдат включени.

2. Възприемане на вирусна РНК и иницииране на RNAi-базирана антивирусна защита

Вирусите са почти най-малките организми на Земята, с класическа структура, в която генетичният материал, РНК или ДНК, е опакован в протеин на обвивката. Вирусите трябва да бъдат парализирани в гостоприемника и да се размножават с помощта на материалите и енергията на гостоприемника. За разлика от други микробни патогени, не е установено, че рецепторите за разпознаване на образи (PRR) възприемат вируси върху клетъчната мембрана на гостоприемника. След като вирусът навлезе в клетката гостоприемник, двойноверижните вирусни РНК ще бъдат произведени по време на вирусна репликация чрез вирусни реплики, протеините Dicer на гостоприемника ще възприемат и нарязват двойноверижните вирусни РНК, за да произведат 21–24 nt дължини на siRNA. По този начин протеинът Dicer може да се разглежда като вирусен PRR, използван за иницииране на базирания на RNAi антивирусен път.

Dicer принадлежи към семейството, подобно на RNaseIII, и има силно запазена ендонуклеаза в еукариотите [19]. В Arabidopsis има четири Dicer-подобни протеина (DCL): DCL1, DCL2, DCL3 и DCL4. Всички те съдържат пет домейна, които са DExD-хеликаза, хеликаза-C, домейнът с неизвестна функция 283 (DUF283), Piwi/Argonaute/Zwille (PAZ) домейн, два тандемни RNase III домена и един или два dsRNA-свързващи домена ( dsRBDs) от N-края до С-края [20] (Фигура 2). DCL3 няма хеликаза-C домейн. Като цяло хеликазният домейн използва АТФ хидролиза, за да улесни размотаването на dsRNA [19,21].

Домейнът DUF283 беше наскоро описан, за да улесни сдвояването на РНК-РНК бази и свързването на РНК [22,23]. Домейните PAZ и RNase III са жизненоважни за разцепването на dsRNA, домейнът PAZ разпознава края на домейните dsRNA и RNase III и отрязва една от веригите на dsRNA, а разстоянието между домейна PAZ и домените RNase III се определя от дължината на продуктите [22,24]. Домейнът dsRBD улеснява свързването на dsRNA и също така служи като некласически сигнал за ядрена локализация [23].

DCL1 участва главно в пътя на биогенезата на 21 nt микро-РНК (miRNA), които играят съществена роля във всички аспекти на развитието на растенията и реакциите на растенията към стимули от околната среда [25]. DCL1, DsRNA свързващ протеин 1 (DRB1) (известен също като HYPONAStic LEAVES 1, HYL1) и SERRATE (SE) образуват ядрено-нарязани тела, за да разпознаят структурата на фиби на pri-miPHK и последователно да нарязват pri-miPHK до прекурсорна miRNA (pre -miPHK) и пре-miRNA до зряла miRNA [21,26]. Наскоро беше съобщено, че фазовото разделяне на SE задвижва сглобяването на тялото на кубчета и насърчава обработката на miRNA от DCL1 в Arabidopsis [27]; SE-асоциираният протеин 1 също насърчава биогенезата на miPHK чрез модулиране на сплайсинга, обработката и стабилността на pri-miRNA [28].

Следователно DCL1 мутанти със загуба на функция, ембрионален летален и дори хипоморфен мутант DCL1 също показват плейотропни дефекти в развитието, дължащи се на нарушена биогенеза на miRNA [29]. DCL1 може индиректно да функционира в RNAi-базиран антивирусен вроден имунитет чрез контролиране на биогенезата на някои miPHK. Съобщава се, че miR168 негативно регулира натрупването на AGO1 в растенията [30], а miR482 или miR6019/miR6020, съответно, намалява антивирусната резистентност на R-гените в домати или тютюн [31,32]. DCL1 може също да насърчи другата DCL-медиирана биогенеза на siRNA [33,34].

DCL2 е отговорен за обработката на екзогенни двойноверижни РНК (dsRNA) молекули или естествени антисенс siRNAs в 22-nt siRNAs в Arabidopsis [35,36]. Въпреки това, DCL2 само суброгира, за да инициира базиран на RNAi антивирусен вроден имунитет в Arabidopsis, когато функцията на DCL4 е отменена [37,38]. Интересното е, че скорошни проучвания показват, че масивни ендогенни 22 nt siRNA могат да бъдат натрупани, когато пътят на разпадане на цитоплазмената РНК и функцията на DCL4 са дефектни; тези siPHK могат да предизвикат генно-специфична и глобална транслационна репресия и да доведат до плейотропни нарушения на растежа [39]. Въпреки това, множество ортолози на DCL2 съществуват в други растения и могат да се развият, за да притежават функции. Например, едно проучване показа, че DCL2b, един DCL2 хомолог от четири в домати, играе жизненоважна роля срещу инфекция с вируса на доматена мозайка (ToMV), като произвежда 22 nt siRNA в домати [40].

DCL3 генерира 24nt siRNA, за да регулира РНК-зависимото ДНК метилиране (RdDM) при заглушаване на транскрипционен ген (TGS) в Arabidopsis [41]. Наскоро структурата на DCL3-pre-siRNA разкри, че DCL3 използва положително зареден джоб и ароматна капачка, за да разпознае съответно 50 -фосфорилирания аденозин на водещата верига и 30-те надвеса на допълнителната верига . Сдвоените домени на RNase III на DCL3 разрязват двете нишки на РНК, определяйки точната дължина на малката РНК на продукта [42]. Ендогенните 24 nt siPHKs се произвеждат главно от хетерохроматин или повторен богат на последователност регион от DCL3, за да се поддържа заглушаване на транспозона или стабилност на генома; 24 nt siRNA също потискат транскрипцията на трансгена или друга екзогенна ДНК, като ДНК вируси [43–45]. Съобщава се, че след инфекцията на ДНК вируса са произведени 24 nt vsiRNAs за модулиране на ДНК метилиране и хистонова модификация на вирусна ДНК и за предотвратяване на вирусна инфекция [46,47].

DCL4 разцепва дълга ендогенна dsRNA, за да произведе 21 nt siRNA, като транс-действащи siRNA (ta-siRNA), които са от решаващо значение за развитието на растенията [48–51]. Мутантът dcl4 на Arabidopsis показва фенотип на удължени, навити надолу розетни листа [51,52] и увеличено натрупване на антоцианин [53,54]. В RNAi-базиран антивирусен вроден имунитет, DCL4 възприема и отрязва дълга вирусна dsRNA, за да произведе 21 nt siRNA за предотвратяване на вирусна инфекция, особено след инфекция с РНК вирус в Arabidopsis и други растения [49].

Въпреки че всеки DCL е отговорен за производството на отделна малка РНК, те могат да функционират излишно или йерархично в RNAi-базиран антивирусен вроден имунитет. Например, DCL4 се разглежда като ендогенен супресор за потискане на DCL2-медиирано производство на 22 nt siRNAs [39,55]; въпреки това, DCL2 функционира излишно в базирания на RNAi антивирусен вроден имунитет, особено когато функцията на DCL4 е компрометирана [56]. По този начин, в отсъствието както на DCL2, така и на DCL4, титрите на вируса биха се увеличили драстично [18,57,58]. Освен това, 21 nt siRNA, произведена от DCL4, може също да улесни пътя на RdDM за защита срещу инфекция на ДНК вируси [41]. DCL2 и DCL3 трябва да функционират заедно в защитата срещу вируса на картофените вретеновидни клубени [59]. В допълнение, DCL1 има потенциала да произведе 21 nt siRNA в отсъствието на DCL2, DCL3 и DCL4 [55,57].

DsRNA-свързващите (DRB) протеини също са необходими за правилното възприемане и нарязване на вирусни РНК от DCL [60]. Геномът на Arabidopsis кодира пет DRB протеина: DRB1/HYL1, DRB2, DRB3, DRB4 и DRB5 [61]. Те съдържат един до три запазени dsRNA-свързващи мотива (dsRBMs), които се състоят от около 70 аминокиселини, образувайки - - - - гънки и две -спирали за взаимодействие с dsRNA [62,63]. DRB взаимодействат със специфични DCL, за да изпълнят своята специална функция в биогенезата на малка РНК и антивирусната защита [60]. Например, взаимодействието между DRB1 (HYL1) и DCL1 е необходимо за биогенезата на miPHK и участва в избора на зареждане на водещата верига в RISC [64–66].

DRB4 взаимодейства с DCL4, за да образува друг вид тяло за нарязване на кубчета за ефективна обработка на siPHK. Съобщава се, че мутацията DRB4 е довела до дефектна антивирусна защита срещу инфекцията с вируса на жълтата мозайка на ряпа (TYMV) [67]. Мутантът drb3 е свръхчувствителен към инфекция с вируса на къдравост на листата на зеле (CaLCuV) и вируса на къдраво цвекло (BCTV), а метилирането на вирусния геном е значително намалено в drb3 [47]. DRB2 наскоро беше характеризиран като широкоспектърен антивирусен ефектор; свръхекспресията на DRB2 намалява натрупването на няколко различни РНК вируса, включително вируса на гърмящия тютюн (TRV), вируса на храстовидните домати (TBSV), вируса на картофите X (PVX) и вируса на листата на лозата (GFLV) [68].

3. Производство и амплификация на siRNA

След възприемането и нарязването на вирусна dsRNA чрез DCL ще се произведе първична vsiRNA. Въпреки това, адекватна вторична vsiRNA трябва да бъде произведена чрез амплификация за ефективна антивирусна защита. Протеините на РНК-полимераза (RdRP) на гостоприемника са основни фактори за вторична амплификация на vsiRNA в растенията и Caenorhabditis elegant. Те експоненциално генерират вирусна dsRNA, която служи като DCLs субстрати за biogenesis vsiRNA, вероятно използвайки пресечени вирусни РНК като шаблони [18,69,70].

В Arabidopsis има шест RdRP протеина (RDR1 до RDR6). Всички RDR1, RDR2 и RDR6 споделят C-терминалния каноничен каталитичен DLDGD мотив на еукариотни RDR и имат ортолози в много растителни видове, докато RDR3, RDR4 и RDR5 споделят атипичен DFDGD аминокиселинен мотив в каталитичния домейн [71]. Доказано е, че RDR1, RDR2 и RDR6 контролират базирания на RNAi антивирусен вроден имунитет в Arabidopsis, въпреки че функцията на тандемно повтарящите се RDR3, RDR4 и RDR5 в генома на Arabidopsis не е идентифицирана.

RDR1 може да бъде индуциран от инфекция с вирус [72], вироид [73] или лечение със салицилова киселина [74]. Установено е, че амплифицира 21 nt или 22 nt siRNA в RNAi-базиран антивирусен вроден имунитет, особено при инфекция с РНК вируси. RDR1 не регулира нито ендогенната siRNA биогенеза, нито развитието на растенията. Въпреки това беше установено, че RDR1 медиира производството на активирана от вируса ендогенна siRNA (siRNA), нов клас гостоприемни siRNAs, които могат да допринесат за антивирусната защита в растенията [72].

RDR6 е конститутивно експресиран в различни тъкани в Arabidopsis. RDR6 не само насърчава RNAi-базиран антивирусен вроден имунитет чрез медииране на biogenesis vsiRNA, особено след инфекцията на RNA вируси, но също така контролира развитието на растенията чрез медииране на биогенезата на ендогенна siRNA, като siRNAs [75,76]. RDR6 обикновено образува тела на siRNA със супресор на генно заглушаване 3 (SGS3), за да функционира кооперативно в процесите [77–80]. По този начин мутантът rdr6 и мутантът sgs3 показват едни и същи дефекти в антивирусната защита и развитие [78,81–83]. Интересно е, че RDR6 и miR472 могат също така да регулират отрицателно PAMP-задействания имунитет (PTI) и ефекторно задействан имунитет (ETI) чрез пост-транскрипционния контрол на гените за резистентност към болести [84] и да допринесат за образуването на двойно верижно прекъсване в мейозата в други растения [75]. Освен това оризът (Oryza sativa) RDR6 играе антивирусна роля в защитата срещу вируса на оризовите ленти (RSV) [85].

RDR2 основно се асоциира с Pol IV, за да образува комплекс за транскрибиране на къси dsRNA прекурсори, които се разцепват от DCL3, за да произведат 24 nt siRNAs за насочване на ДНК метилиране [86–89], въпреки че RDR2 може също да е в състояние да генерира 23 до 27 nt малки РНК от MIR гени за медииране на ДНК метилиране [90]. Съобщава се, че RDR2, Pol IV и DCL3, основни компоненти в пътя на RdDM, медиират производството на 24 nt vsiRNA и играят основна роля срещу инфекцията на ДНК вируси, като геминивируси [44,45]. Интересно е, че 21 nt siRNA, амплифицирана чрез RDR1 и RDR6, също може да улесни пътя на RdDM и да допринесе за защитата на растенията срещу ДНК вируси [91,92].

Наскоро бяха открити и няколко нови фактора, участващи в амплификацията на вторична vsiRNA. Антивирусна RNAi-дефектна 1(AVI1)/аминофосфолипид транспортираща ATPase 2 (ALA2), ALA1 и AVI2 бяха идентифицирани чрез стабилен преден генетичен екран с помощта на мутант на вируса на краставичната мозайка (CMV), в който началните кодони на VSR-2b са били мутирани [17,93–95].

В ala1/ala2 или avi2 мутанта, производството на вторични vsiPHK е драматично намалено. ALA1/ALA2 съдържат типичната P4-тип ATPase структура (Фигура 2) и могат да транспортират специфични фосфолипиди през клетъчните мембрани в растенията. ALA1 и ALA2 биха могли да си сътрудничат с RDR1 и RDR6, за да насърчат вторичната biRNA биогенеза, вероятно чрез определяне на клетъчната локализация на неговия субстратен фосфолипид [17,94]. AVI2 също беше наречен като Нов факторен усилвател на rdr6 3 (ENOR3), тъй като също беше идентифициран чрез генетичен скрининг от фона на rdr6, използвайки друг CMV мутант, в който 2b генът беше изтрит [96]. AVI2, предполагаем транспортер на магнезий в Arabidopsis, също насърчава вторична siRNA биогенеза RDR1 и RDR6 [93]. Интересно е, че калмодулин-свързващият транскрипционен активатор -3 (CAMTA3) наскоро беше открит, че активира бифункционалната нуклеаза-2 (BN2) за стабилизиране на AGO1/2 и DICER-LIKE1 и за активиране на RDR6 за усилване на vsiRNAs [97 ].

RDRs и нови фактори като ALA1/2 и AVI2 са широко запазени в растения и червеи, за да осигурят достатъчна биогенеза на vsiRNA за ефективен базиран на RNAi антивирусен вроден имунитет. Въпреки това, RDR отсъстват при Drosophila, мишки и хора, при които наскоро беше открит различен механизъм за амплификация на siRNA чрез екстрахромозомна кръгова ДНК [21]. Остава да се проучи дали новият механизъм съществува и в растения или червеи.

4. Антивирусна функция на RNAi Effector Argonautes

siRNA трябва да бъде заредена в AGO ефекторите, за да образува RISC, след което насочва комплементарни вирусни геноми към PTGS или TGS в RNAi-базиран антивирусен вроден имунитет. Ефекторните AGOs са еволюционно запазени и широко разпространени в еукариотите, въпреки че липсват в прокариотите [98]. Доказано е, че те регулират различни биологични прогресии в развитието на растенията и реакцията на растенията към стимули от околната среда [98–103], в допълнение към техните функции в антивирусната защита. Кристалографските изследвания показват, че каноничните еукариотни AGO съдържат пет домена, наречени N-терминален (N) домейн, PIWI-ARGONAUTE-ZWILLE (PAZ) домейн, среден (MID) домейн, PIWI домейн и домейн с неизвестна функция 1785 (DUF1785) [ 104,105] (Фигура 2).

N домейнът може да блокира сдвояването водач-мишена отвъд позиция 16, PAZ домейнът разпознава 30-те края на sRNA, MID домейнът закотвя 50 фосфата на sRNA, PIWI домейнът притежава рибонуклеазна активност за нарязване на целевата РНК [106–108] и функцията на DUF1785 домейни наскоро показа, че уврежда перфектно съвпадащите siRNA и miRNA дуплекси [109]. Заедно всички домейни улесняват правилната комбинация между sRNA и целевата РНК, за да се осигури правилно заглушаване.

Десет AGO са кодирани в Arabidopsis [110–113]. AGO1 и AGO2 са основните компоненти на RNAi-медииран антивирусен имунитет срещу РНК вируси [100]. AGO1 също функционира като ефектор на miRNA за регулиране на всички аспекти на развитието на растенията чрез модулиране на експресията на ендогенни гени [114–122]. Така ago1 нокаутираните мутанти са смъртоносни. Следователно, функцията на AGO1 в базирания на RNAi антивирусен вроден имунитет е изследвана само с помощта на хипоморфни AGO1 мутанти, като ago1-27, които все още показват тежки дефекти в развитието [123]. За разлика от AGO1, AGO2 не участва в регулирането на развитието на растенията и мутантът ago2 не показва дефекти в растежа и развитието; AGO2 може да регулира единствено защитата на растенията в Arabidopsis. Беше съобщено, че AGO2 предпочита да свързва vsiRNAs с 50 терминала A и AGO1 предпочита U [124]. AGO2 е необходим за резистентност към широк спектър от растителни вируси [56,125–128].

Също така беше съобщено, че каталитичната активност на AGO2 е необходима за локална и системна антивирусна активност [125,127], докато ago1 мутантът с непокътната каталитична активност е податлив на вирусна инфекция [123]. AGO2 също така участва в резистентността срещу фитопатогенната бактерия Pseudomonas syringae [129], а AGO2 се свързва с miR393b* и заглушава MEMB12, за да модулира екзоцитозата на антимикробните PR протеини и повишава антивирусната активност [129]. Следователно AGO1 и AGO2 могат да играят различни роли в антивирусната защита в растенията.

AGO4, AGO6 и AGO9 са основните ефектори, функциониращи в пътя на RdDM в Arabidopsis. Показано е, че AGO4, AGO6 и AGO9 свързват 24 nt хетерохроматични малки интерфериращи РНК (het-siRNA) и допринасят за пътя на RdDM [130,131]. Беше съобщено, че AGO4 се бори главно с агресията на ДНК вируси чрез модулиране на RdDM, както се съобщава, че ago4 мутанти са податливи на инфекция с BCTV поради намаленото хиперметилиране на BCTV генома [47]. Изненадващо, мутантите ago4 са податливи на няколко РНК вируса, като вируса на бръчките на ряпата (TCV), вируса на бамбуковата мозайка (BaMV) и вируса на мозайката на Plantago asiatica (PlAMV) [132–135] чрез механизъм, независим от пътя на RdDM [135]. ].

Що се отнася до други AGO ефектори, AGO5 заедно с AGO2 участват в намаляването на системната инфекция с картофен вирус X (PVX), докато AGO5 играе само второстепенна роля, когато AGO2 е преодолян в първоначално заразените листа [136]. Установено е, че AGO7 (известен също като ZIP) е решаващ фактор по време на TCV инфекция чрез метода за анализ на заболяването, базиран на изображения [132]. AGO7 може също да се свърже с miR390 и да медиира биогенезата на ендогенна siRNA [137]. AGO10 си сътрудничи с AGO1 и има излишна роля в защитата на тъканите на съцветието от инфекцията с мозаечен вирус на ряпа (TuMV) [125], освен функцията си в регулирането на развитието на апикалната меристема на леторастите чрез свързване на miR165/166 [138].

Интересното е, че повече от 10 AGO ортолога бяха открити в някои важни култури като ориз и домати, с 19 ортолога в ориза и 15 в доматите. Те могат да се развият, за да имат различни функции в антивирусната защита и развитие. Например, когато е заразен с антивирус с оризови ивици (RSV), RSV протеинът на обвивката (CP) предизвиква натрупване на JA и регулира нагоре JA-реагиращия транскрипционен фактор JAMYB, за да се свърже директно с AGO18 промотора, за да активира AGO18 транскрипцията [139]. AGO18 ще свърже и изолира miR168, което увеличава натрупването на AGO1 за антивирусния процес [140]. От друга страна, AGO18 преференциално свързва miR528, за да регулира нагоре натрупването на ROS и да устои на вирусна инфекция [141]. Нашите непубликувани данни също показват, че някои AGO ортолози в доматите притежават диференциални функции в сравнение с Arabidopsis.

5. Вирусни супресори на RNAi

В надпреварата за защита и контразащита между растения гостоприемници и вируси, вирусите развиват VSR протеини, за да инхибират базирания на RNAi антивирусен вроден имунитет. VSR са насочени към различни стъпки от базирания на RNAi антивирусен път, за да противодействат на запазения антивирусен имунитет (Таблица 1) [142,143].

Много често срещано противодействие на VSRs е да възпрепятстват амплификацията на siRNA. Например, 2b от CMV, C1 от китайския вирус на извиване на жълти листа на домати (TYLCCNV) и P6 от вируса на жълтия ориз (RYSV) пречат на RDR1/6-зависимата биогенеза на вторична siRNA [155,180,185]. V2 на геминивируса на доматеното жълто извиване на листата (TYLCV), P2 на RSV и P4 на вируса на оризовата мозайка (RMSV) взаимодействат със SGS3, за да инхибират биогенезата на вторична siRNA [181,182,189]. Установено е също, че протеинът V2 на Geminivirus нарушава взаимодействието калмодулин-CAMTA3, което намалява експресията на RDR6, за да намали биогенезата на vsiRNA [97].

Установено е, че някои VSR възпрепятстват възприемането или нарязването на вирусна dsRNA. Например, CP на TCV може да инхибира активността на нарязване на DCL4 [55], а P6 на вируса на мозайка от карфиол (CaMV) взаимодейства с DRB4, за да блокира свързването на dsRNA [154]. Някои VSR, като NSs на вируса на петнистото увяхване на домати (TSWV) и Hc-Pro на картофения вирус Y (PVY), също се свързват с дълга вирусна dsRNA, която може да блокира усещането или обработката на вирусните РНК от DCL. Някои други VSR могат директно да се насочат към vsiRNA, за да инхибират базирания на RNAi антивирусен вроден имунитет. Например, P19, добре познатият VSR на tombusviruses, свързва и изолира vsiRNA, докато RNase III на хлоротичен кринивирус на сладък картоф (SPCSV) се свързва и медиира разграждането на siRNA, а HC-Pro на вируса на жълтата мозайка от тиквички (ZYMV) намалява siRNA стабилност чрез нарушаване на метилирането на siRNA от HEN1. Нарушаването на антивирусната функция на ефекторните AGO е друга стратегия, използвана от някои VSR. Например, P0 на вируса на листата на картофите (PLRV) може да медиира разграждането на AGO1, а 2b на CMV може да попречи на AGO1 и AGO4 и да наруши техните функции.

Изненадващо, за разлика от горните VSR, които противодействат на базирания на RNAi антивирусен вроден имунитет, бяха открити други механизми, които противодействат на антивирусните отговори от някои VSR. Наскоро едно проучване показа, че VSR p19 може да взаимодейства с рецептор-подобната киназа (RLK) ЕДВА МЕРИСТЕМА 1 (BAM1) и BAM2, за да инхибира движението от клетка към клетка на заглушаване на РНК [193,194]. VSR C4 на вируса Guangdong на извиване на листата на домати (ToLCGdV) може също да взаимодейства с BAM1, за да потисне PTGS и обратното медиирано от метилиране TGS [195]. В допълнение, натрупаните доказателства показват модулирани от автофагия взаимодействия растение-вирус [196,197]. Беше съобщено, че товарният рецептор NEIGHBOR OF BRCA1 (NBR1) може да се насочи към HC-Pro, за да потисне вирусното натрупване на TuMV [198]. Въпреки това, B, VSR на вируса на ечемичната ивична мозайка (BSMV), е насочен към AUTOPHAGY PROTEIN7 (ATG7), за да наруши взаимодействието ATG7–ATG8 и да насърчи вирусната инфекция [199].

Сега знаем, че почти всички растителни вируси, особено патогенните растителни вируси, притежават един или повече VSR. Наличието на VSR допринася за успешната агресия на вирусите и вирусните епидемии; те също така сериозно възпрепятстват нашата оценка на незаменимия антивирусен вроден имунитет в растенията и другите еукариоти.

For more information:1950477648nn@gmail.com