Immunità Innata Antivirali Ibbażata fuq RNAi fil-Pjanti Parti 1

Astratt:

Ġew żviluppati immunitajiet antivirali multipli biex jiddefendu kontra infezzjoni virali fl-ospiti. L-immunità innata antivirali bbażata fuq l-interferenza RNA (RNAi) hija kkonservata b'mod evoluttiv fl-ewkarjoti u għandha rwol vitali kontra kull tip ta 'viruses. Matul it-tellieqa għall-armi bejn l-ospitanti u l-virus, ħafna viruses jevolvu suppressors virali tas-sajlenser tal-RNA (VSRs) biex jinibixxu l-immunità innata antivirali. Hawnhekk, aħna rrevejna l-mekkaniżmu fi stadji differenti fl-immunità innata antivirali bbażata fuq RNAi fil-pjanti u l-kontraazzjonijiet ta 'VSRs varji, prinċipalment fuq infezzjoni ta' viruses RNA fil-mudell tal-pjanti Arabidopsis. Ġew proposti wkoll xi sfidi kritiċi fil-qasam, u naħsbu li aktar iluċidazzjoni tal-immunità intrinsika antivirali kkonservata tista 'twassal firxa wiesgħa ta' strateġiji antivirali biex jipprevjenu mard virali fil-futur.

Hemm relazzjoni mill-qrib bejn l-immunità antivirali u l-immunità.

1. L-immunità hija essenzjali kontra l-viruses: Is-sistema immunitarja hija waħda mill-aktar mekkaniżmi ta 'difiża importanti fil-ġisem. Is-sistema immuni tipproteġi l-ġisem mill-mard billi teqred, tikkontrolla u tipprevjeni li l-viruses jidħlu fil-ġisem. Jekk għandek sistema immuni b'saħħitha, ser ikollok rispons immuni antivirali aħjar u kapaċità aħjar biex tiġġieled l-infezzjonijiet virali.

2. L-immunità antivirali hija essenzjali għall-immunità: ir-rispons immuni antivirali jirreferi għar-rispons immuni tas-sistema immuni għall-invażjoni tal-virus fil-ġisem. Fil-proċess, il-ġisem jipproduċi antikorpi u ċelluli immuni li jagħrfu u jeliminaw il-virus. Dawn l-antikorpi u ċ-ċelloli immuni huma marbuta mill-qrib mal-immunità, u jagħtu spinta lill-funzjoni tas-sistema immuni u jtejbu l-kapaċità tal-ġisem li jiġġieled il-viruses.

3. L-immunità u l-immunità antivirali huma interdipendenti: L-immunità u l-immunità antivirali huma interdipendenti. Nies b'immunità dgħajfa għandhom reżistenza mnaqqsa għall-virus u huma suxxettibbli għal infezzjoni u konsegwenzi serji, filwaqt li nies b'reazzjonijiet immuni antivirali dgħajfa huma suxxettibbli għall-infezzjoni tal-virus, u b'hekk jaffettwaw il-funzjoni tas-sistema immuni.

Għalhekk, iż-żamma ta 'immunità tajba tista' ttejjeb ir-rispons immuni antivirali u tevita infezzjoni virali. Sadanittant, għal xi viruses speċifiċi, bħall-koronavirus, il-vaċċini jistgħu jintużaw ukoll biex jattivaw u jsaħħu r-rispons immuni antivirali tas-sistema immuni. Għalhekk, għandna nagħtu attenzjoni għall-promozzjoni tal-immunità. Cistanche jista 'jtejjeb l-immunità, u t-taħlita tal-laħam hija rikka f'varjetà ta' sustanzi antiossidanti, bħal vitamina Ċ, karotenojdi, eċċ., Li jistgħu ċari radikali ħielsa, inaqqsu l-istress ossidattiv, u jtejbu r-reżistenza tas-sistema immuni.

Ikklikkja cistanche tubulosa estratt trab

Kliem ewlieni:

virus; immunità innata antivirali; RNAi; RNA żgħir; VSR.

1. Introduzzjoni

Il-fenomenu tas-sajlenser tal-RNA kien osservat għall-ewwel darba fil-pjanti fl-1990 meta l-introduzzjoni ta 'chalcone synthase transgene fil-petunja wasslet għas-soppressjoni ta' ġeni omoloġiċi endoġeni [1,2]. Fl-1998, Andrew Fire u Craig Mello sabu li l-RNAs double-stranded (dsRNA) ikkawżaw interferenza qawwija u speċifika f'Caenorhabditis elegant [3] u semmew il-fenomenu interferenza RNA (RNAi), li rebaħ il-Premju Nobel fil-Fiżjoloġija u l-Mediċina fl-2006 u fetaħ rivoluzzjoni fil-qasam tal-bijoloġija [3,4]. Bosta studji wrew li l-RNAi kien ikkonservat b'mod evoluttiv fl-ewkarjoti, u rregola l-aspetti kollha ta 'avvenimenti bijoloġiċi [5,6]. Is-sinjalar RNAi ġie stabbilit bl-identifikazzjoni ta 'xi komponenti ewlenin fil-mogħdija.

Instab li l-RNA żgħir li ma jikkodifikax huwa attivat minn RNA awto-kumplimentari jew b'żewġ linji (dsRNA) u jiffunzjona bħala s-sinjal veru u d-determinant tal-ispeċifiċità tas-sajlenser tal-ġeni. L-RNA żgħir duplex primarju huwa, rispettivament, prodott bl-ipproċessar ta' hairpin RNA jew dsRNA għal microRNA jew siRNA bl-użu ta' Dicer speċifiku [7]. Barra minn hekk, RNA żgħir sekondarju ġeneralment jeħtieġ li jiġi prodott permezz ta 'amplifikazzjoni minn RNA polymerase dipendenti fuq l-RNA (RdRP) għal sajlenser effiċjenti tal-ġeni. RNA żgħir duplex jista 'mbagħad jiġi methylated minn HEN1 biex tiżdied l-istabbiltà u jitgħabba fi proteini effetor Argonaute (AGO) [8]. Il-linja tal-passaġġ ta 'RNA żgħir duplex hija degradata minn AGOs, u l-linja iggwidata se tibqa' biex tifforma kumpless ta 'sajlenser indott mill-RNA (RISC) [9]. RISC imbagħad jimmira RNA komplementari permezz ta 'pairing ta' bażi biex jimmedja d-degradazzjoni jew l-inibizzjoni tat-traduzzjoni fis-sajlenser tal-ġeni ta 'wara t-traskrizzjoni (PTGS) jew jinduċi sajlenser tal-ġeni tat-traskrizzjoni (TGS).

Hemm żewġ klassijiet ewlenin ta 'RNA żgħir endoġenu fil-pjanti: microRNAs (miRNAs) u siRNAs [10]. Il-miRNAs u s-siRNA huma, rispettivament, prodotti mill-ipproċessar tal-RNA tal-pinn tax-xagħar jew dsRNA minn Dicer speċifiku. miRNA, normalment 21 nt fit-tul, huwa prodott minn Dicer-like 1 (DCL1) f'Arabidopsis. MiRNAs endoġeni normalment jimmedjaw PTGS u għandhom rwol essenzjali fl-aspetti kollha tal-proċessi ta 'żvilupp tal-pjanti.

Barra minn hekk, 21, 22, u 24 nt siRNAs huma, rispettivament, prodotti minn DCL4, DCL2, jew DCL3 f'Arabidopsis u jirregolaw ukoll diversi proċessi bijoloġiċi. Filwaqt li 21 u 22 nt siRNAs endoġeni normalment jimmedjaw PTGS, bħal 21 nt tasiRNA involuti fil-morfoġenesi tal-weraq, 24 nt siRNAs endoġeni prinċipalment jimmedjaw TGS permezz tal-metilazzjoni tad-DNA.

Mal-infezzjoni tal-patoġenu, daqsijiet differenti ta 'siRNAs derivati ​​mill-RNA tal-patoġenu huma wkoll prodotti biex jinduċu immunità antimikrobika bbażata fuq RNAi biex jagħtu reżistenza tal-host [10,11]. Id-difiża antivirali bbażata fuq l-RNAi ġiet skoperta għall-ewwel darba fil-pjanti [12,13]. Imbagħad instab li għandu rwol vitali fl-immunità antivirali fl-invertebrati [14] u l-mammiferi [15,16]. Ibbażat fuq is-sejbiet fis-sajlenser transġene u sajlenser tal-ġeni endoġenu, il-funzjoni ta 'DCLs, AGOs, u RDRs (RNA-Polimerases dipendenti fuq l-RNA) fl-immunità antivirali kienet ikkaratterizzata.

Issa huwa rikonoxxut li l-immunità intrinsika antivirali bbażata fuq RNAi se tkun indotta biex tipprevjeni l-aggressjoni ta 'kull tip ta' viruses RNA jew DNA fi kważi l-ewkarjoti kollha (Figura 1). Min-naħa l-oħra, ħafna viruses, speċjalment viruses patoġeniċi, jevolvu biex jikkodifikaw VSRs biex jattakkaw passi differenti tal-mogħdija antivirali bbażata fuq RNAi (Figura 1). Il-prevalenza tal-VSR tikkontribwixxi għal epidemiji virali; jgħammar ukoll l-apprezzament tagħna tal-immunità innata antivirali bbażata fuq l-RNAi. Barra minn hekk, VSR ixekkluna wkoll milli nużaw screening ġenetiku klassiku biex nidentifikaw regolaturi ġodda fil-mogħdija antivirali għal għexieren ta 'snin sa ftit ilu ġie żviluppat metodu ġenetiku effiċjenti biex jevita l-ostaklu [17,18].

Hawnhekk, aħna se nirrevedu l-perċezzjoni ta 'RNAi virali u l-bidu ta' difiża antivirali bbażata fuq RNAi, produzzjoni u amplifikazzjoni ta 'siRNA virali (siRNA) u l-funzjonijiet ta' Argonautes effector RNAi antivirali, b'enfasi fuq il-progress reċenti fil-qasam, tisfida l-mistoqsijiet eżistenti dwar il-mudell tal-pjanti Arabidopsis. Xi VSRs tal-viruses tal-pjanti u l-funzjonijiet tagħhom ġew ukoll miġbura fil-qosor għal fehim aħjar tat-tellieqa għall-armi bejn l-ospiti tal-pjanti u l-viruses. Niskużaw ruħna li xi progress tar-riċerka fil-qasam jistgħu ma jiġux inklużi.

2. Perċezzjoni ta 'RNA Viral u Bidu ta' Difiża Antivirali Ibbażata fuq RNAi

Il-viruses huma kważi l-iżgħar organiżmi fid-Dinja, bi struttura klassika li fiha materjal ġenetiku, RNA jew DNA, huwa ppakkjat fil-proteina tal-kisja. Il-viruses jeħtieġ li jiġu paralizzati fl-ospitanti u propagati bl-użu tal-materjali u l-enerġija tal-ospitanti. B'differenza minn patoġeni mikrobjali oħra, ir-riċetturi ta' rikonoxximent tal-mudell (PRRs) ma jinstabux li jipperċepixxu l-viruses fuq il-membrana taċ-ċellula tal-ospitant. Wara li l-virus jidħol fiċ-ċellula ospitanti, se jiġu prodotti RNAs virali doppji matul ir-replikazzjoni virali permezz ta 'repliki virali, il-proteini Dicer ospitanti jipperċepixxu u jqattgħu l-RNAs virali doppji biex jipproduċu tulijiet ta' 21-24 nt ta 'siRNA. Għalhekk, il-proteina Dicer tista 'titqies bħala PRR virali użata biex tibda l-mogħdija antivirali bbażata fuq RNAi.

Dicer jappartjeni għall-familja bħal RNaseIII u għandu endonuclease kkonservat ħafna fl-ewkarjoti [19]. F'Arabidopsis, hemm erba 'proteini Dicer-like (DCL): DCL1, DCL2, DCL3, u DCL4. Kollha fihom ħames oqsma li huma DExD-helicase, helicase-C, id-dominju tal-funzjoni mhux magħrufa 283 (DUF283), domain Piwi/Argonaute/Zwille (PAZ), żewġ oqsma tandem RNase III, u qasam wieħed jew tnejn li jorbtu dsRNA ( dsRBDs) mill-N-terminal sa C-terminus [20] (Figura 2). DCL3 m'għandux dominju helicase-C. B'mod ġenerali, id-dominju helicase juża l-idroliżi ATP biex jiffaċilita t-tkeċċija tad-dsRNA [19,21].

Id-dominju DUF283 ġie deskritt reċentement biex jiffaċilita t-tqabbil tal-bażi RNA-RNA u t-twaħħil tal-RNA [22,23]. Id-dominji PAZ u RNase III huma vitali għall-qsim tad-dsRNA, id-dominju PAZ jirrikonoxxi t-tmiem tad-dominji dsRNA u RNase III u jaqta 'wieħed mill-fergħat ta' dsRNA, u d-distanza bejn id-dominju PAZ u d-dominji RNase III hija determinata mit-tul. tal-prodotti [22,24]. Id-dominju dsRBD jiffaċilita l-irbit tad-dsRNA u jservi wkoll bħala sinjal ta 'lokalizzazzjoni nukleari mhux klassiku [23].

DCL1 huwa prinċipalment involut fil-mogħdija tal-bijoġenesi ta '21 nt micro-RNAs (miRNA), li għandhom rwoli essenzjali fl-aspetti kollha tal-iżvilupp tal-pjanti u r-reazzjonijiet tal-pjanti għal stimuli ambjentali [25]. DCL1, proteina li torbot DsRNA 1(DRB1) (magħrufa wkoll bħala HYPONASTIC LEAVES 1, HYL1), u SERRATE (SE) jiffurmaw korpi nukleari biex jagħrfu l-istruttura tal-forn tax-xagħar tal-pri-miRNA u jaqtgħu b'mod sekwenzjali pri-miRNA għal prekursur miRNA (pre -miRNA) u pre-miRNA biex jimmaturaw il-miRNA [21,26]. Riċentement ġie rrappurtat li s-separazzjoni tal-fażi tas-SE tmexxi l-assemblaġġ tal-ġisem tad-dicing u tippromwovi l-ipproċessar tal-miRNA minn DCL1 f'Arabidopsis [27]; SE-Associated Protein 1 tippromwovi wkoll il-bijoġenesi tal-miRNA billi timmodula splicing, ipproċessar u stabbiltà pri-miRNA [28].

Għalhekk, mutanti DCL1 ta 'telf ta' funzjoni, letali embrijoniku, u anke mutant ipomorfiku DCL1 wrew ukoll difetti ta 'żvilupp plejotropiku minħabba bijoġenesi tal-miRNA mfixkla [29]. DCL1 jista' jaħdem indirettament fl-immunità innata antivirali bbażata fuq RNAi billi jikkontrolla l-bijoġenesi ta' xi miRNAs. Ġie rrappurtat li miR168 jirregola b'mod negattiv l-akkumulazzjoni AGO1 fil-pjanti [30], u miR482 jew miR6019/miR6020, rispettivament, inaqqas ir-reżistenza antivirali tal-ġeni R fit-tadam jew fit-tabakk [31,32]. DCL1 jista 'wkoll jippromwovi l-bijoġenesi oħra medjata minn DCLs ta' siRNA [33,34].

DCL2 huwa responsabbli għall-ipproċessar ta' molekuli eżoġeni ta' double-stranded RNA (dsRNA) jew siRNAs antisens naturali f'22-nt siRNAs f'Arabidopsis [35,36]. Madankollu, DCL2 jissubroga biss biex jibda immunità intrinsika antivirali bbażata fuq RNAi f'Arabidopsis meta l-funzjoni ta 'DCL4 tiġi abrogata [37,38]. Interessanti, studji reċenti wrew li siRNAs endoġeni massivi ta '22 nt jistgħu jiġu akkumulati meta l-mogħdija tat-tħassir tal-RNA ċitoplasmika u l-funzjoni ta' DCL4 tkun difettuża; dawn is-siRNAs jistgħu jikkawżaw ripressjoni translazzjonali speċifika għall-ġeni u globali u jwasslu għal disturbi tat-tkabbir plejotropiku [39]. Madankollu, orthologs multipli ta 'DCL2 jeżistu fi pjanti oħra u jistgħu jevolvu biex ikollhom funzjonijiet. Pereżempju, studju wera li DCL2b, omologu DCL2 wieħed minn erbgħa fit-tadam, kellu rwol vitali kontra l-infezzjoni tal-virus tal-mużajk tat-tadam (ToMV) billi pproduċa 22 nt siRNA fit-tadam [40].

DCL3 jiġġenera 24nt siRNAs biex jirregola l-metilazzjoni tad-DNA dipendenti fuq l-RNA (RdDM) fis-sajlenser tal-ġeni transcriptional (TGS) f'Arabidopsis [41]. Riċentement, l-istruttura DCL3-pre-siRNA wriet li DCL3 uża but iċċarġjat b'mod pożittiv u għatu aromatiku biex, rispettivament, jirrikonoxxi l-50 -adenosine fosforilata tal-linja gwida u t-30 overhangs tal-linja komplementari . Id-dominji RNase III mqabbda ta 'DCL3 qatgħu ż-żewġ fergħat tal-RNA, u jiddeterminaw it-tul preċiż tal-prodott RNA żgħir [42]. SiRNAs 24 nt endoġeni huma prodotti prinċipalment minn eterokromatina jew ir-reġjun rikk f'sekwenza ripetuta minn DCL3 biex tinżamm is-sajlenser tat-transposon jew l-istabbiltà tal-ġenoma; 24 nt siRNAs jirrestrinġu wkoll it-traskrizzjoni tat-transġene jew DNA eżoġenu ieħor, bħal viruses tad-DNA [43-45]. Ġie rrappurtat li wara l-infezzjoni tal-virus tad-DNA, ġew prodotti 24 nt vsiRNAs biex jimmodulaw il-metilazzjoni tad-DNA u l-modifika tal-histone tad-DNA virali u biex jipprevjenu infezzjoni virali [46,47].

DCL4 jaqsam dsRNA endoġenu twil biex jipproduċi 21 nt siRNAs, bħal siRNAs li jaġixxu trans (ta-siRNAs), li huma kruċjali għall-iżvilupp tal-pjanti [48-51]. Il-mutant ta 'Arabidopsis dcl4 wera fenotip ta' weraq tar-rożetta tawwalija u mdawwar 'l isfel [51,52] u akkumulazzjoni miżjuda ta' anthocyanin [53,54]. Fl-immunità innata antivirali bbażata fuq RNAi, DCL4 jipperċepixxi u jaqta 'dsRNA virali twil biex jipproduċi 21 nt siRNA biex jipprevjeni infezzjoni virali, speċjalment wara l-infezzjoni tal-virus RNA f'Arabidopsis u pjanti oħra [49].

Għalkemm kull DCL huwa responsabbli għall-produzzjoni ta 'RNA żgħir distint, jistgħu jiffunzjonaw b'mod żejda jew ġerarkiku fl-immunità innata antivirali bbażata fuq RNAi. Pereżempju, DCL4 kien meqjus bħala suppressor endoġenu biex jirrestrinġi l-produzzjoni medjata minn DCL 2- ta '22 nt siRNAs [39,55]; madankollu, DCL2 jiffunzjona b'mod żejda fl-immunità innata antivirali bbażata fuq RNAi, speċjalment meta l-funzjoni ta 'DCL4 tkun kompromessa [56]. Għalhekk, fin-nuqqas ta' kemm DCL2 kif ukoll DCL4, it-titri tal-virus jiżdiedu b'mod drammatiku [18,57,58]. Barra minn hekk, 21 nt siRNA prodott minn DCL4 jista 'wkoll jiffaċilita l-mogħdija RdDM biex tiddefendi kontra l-infezzjoni ta' viruses tad-DNA [41]. DCL2 u DCL3 jeħtieġ li jaħdmu flimkien fid-difiża kontra l-virojd tat-tuberu tal-magħżel tal-patata [59]. Barra minn hekk, DCL1 għandu l-potenzjal li jipproduċi 21 nt siRNA fin-nuqqas ta 'DCL2, DCL3, u DCL4 [55,57].

Il-proteini li jorbtu DsRNA (DRB) huma meħtieġa wkoll għall-perċezzjoni u t-tqattigħ xierqa ta 'RNAs virali minn DCLs [60]. Il-ġenoma Arabidopsis jikkodifika ħames proteini DRB: DRB1/HYL1, DRB2, DRB3, DRB4, u DRB5 [61]. Fihom minn wieħed sa tliet motifi kkonservati li jorbtu dsRNA (dsRBMs), li jikkonsistu f'madwar 70 aċidu amminiku, li jiffurmaw tinja - - - - u żewġ -helizes biex jinteraġixxu mad-dsRNA [62,63]. DRBs jinteraġixxu ma 'DCLs speċifiċi biex jesegwixxu l-funzjoni speċjali tagħhom fil-bijoġenesi RNA żgħira u difiża antivirali [60]. Pereżempju, l-interazzjoni bejn DRB1 (HYL1) u DCL1 hija meħtieġa għall-bijoġenesi tal-miRNA u hija involuta fl-għażla tat-tagħbija tal-linja gwida f'RISC [64-66].

DRB4 jinteraġixxi ma 'DCL4 biex jifforma tip ieħor ta' korp ta 'dicing għall-ipproċessar effiċjenti ta' siRNAs. Ġie rrappurtat li l-mutazzjoni DRB4 rriżultat f'difiża antivirali difettuża kontra l-infezzjoni tal-virus tal-mużajk isfar tan-nevew (TYMV) [67]. Il-mutant drb3 kien iper-suxxettibbli għall-virus tal-kaboċċi tal-weraq tal-kaboċċi (CaLCuV) u l-infezzjoni tal-virus tal-kaboċċi tal-pitravi (BCTV), u l-metilazzjoni tal-ġenoma virali tnaqqset sostanzjalment f'drb3 [47]. DRB2 reċentement ġie kkaratterizzat bħala effettur antivirali bi spettru wiesa'; L-espressjoni żejda ta 'DRB2 naqqset l-akkumulazzjoni ta' diversi viruses RNA differenti, inkluż virus tar-rattle tat-tabakk (TRV), virus stunt bushy tat-tadam (TBSV), virus tal-patata X (PVX), u virus tal-fanleaf tad-dwieli (GFLV) [68].

3. Produzzjoni u Amplifikazzjoni ta 'siRNA

Wara l-perċezzjoni u t-tqattigħ ta 'dsRNA virali permezz ta' DCL, se jiġi prodott vsiRNA primarju. Madankollu, vsiRNA sekondarju adegwat għandu jiġi prodott permezz ta 'amplifikazzjoni għal difiża antivirali effiċjenti. Il-proteini RNA Polymerase (RdRP) li jiddependu mill-RNA ospitanti huma fatturi ewlenin għall-amplifikazzjoni sekondarja ta 'vsiRNA fil-pjanti u Caenorhabditis eleganti. Huma jiġġeneraw b'mod esponenzjali dsRNA virali, li jservi bħala substrati DCLs għall-bijoġenesi tal-vsiRNA, probabbilment jużaw RNAs virali maqtugħin bħala mudelli [18,69,70].

Hemm sitt proteini RdRP f'Arabidopsis (RDR1 sa RDR6). RDR1, RDR2, u RDR6 kollha jaqsmu l-motif DLDGD katalitiku kanoniku C-terminal ta 'RDRs ewkarjotiċi u għandhom ortologi f'ħafna speċi ta' pjanti, filwaqt li RDR3, RDR4, u RDR5 jaqsmu motif atipiku ta 'aċidu amminiku DFDGD fid-dominju katalitiku [71]. RDR1, RDR2, u RDR6 huma murija sew li jikkontrollaw l-immunità innata antivirali bbażata fuq RNAi f'Arabidopsis, għalkemm il-funzjoni tal-RDR3, RDR4, u RDR5 ripetuti b'tandem fil-ġenoma Arabidopsis mhumiex identifikati.

RDR1 jista 'jiġi indott mill-infezzjoni tal-virus [72], virod [73], jew trattament ta' aċidu saliċiliku [74]. Instab li jamplifika 21 nt jew 22 nt siRNA fl-immunità innata antivirali bbażata fuq RNAi, speċjalment fuq l-infezzjoni ta 'viruses RNA. RDR1 ma jirregolax la bijoġenesi siRNA endoġena u lanqas l-iżvilupp tal-pjanti. Madankollu, instab li RDR1 medja l-produzzjoni ta 'siRNA endoġenu attivat mill-virus (siRNA), klassi ġdida ta' siRNAs ospitanti li jistgħu jikkontribwixxu għad-difiża antivirali fil-pjanti [72].

RDR6 huwa espress b'mod kostituttiv f'diversi tessuti f'Arabidopsis. RDR6 mhux biss jippromwovi l-immunità innata antivirali bbażata fuq RNAi billi jimmedja l-bijoġenesi vsiRNA, speċjalment wara l-infezzjoni ta 'viruses RNA, iżda jikkontrolla wkoll l-iżvilupp tal-pjanti billi jimmedja l-bijoġenesi ta' siRNA endoġenu, bħal siRNAs [75,76]. RDR6 normalment jifforma korpi siRNA b'soppressor tas-sajlenser tal-ġeni 3 (SGS3) biex jiffunzjona b'mod kooperattiv fil-proċessi [77-80]. Għalhekk, il-mutant rdr6 u l-mutant sgs3 juru l-istess difetti fid-difiża u l-iżvilupp antivirali [78,81-83]. Interessanti, RDR6 u miR472 jistgħu wkoll jirregolaw b'mod negattiv l-immunità attivata mill-PAMP (PTI) u l-immunità attivata mill-effettitur (ETI) permezz tal-kontroll wara t-traskrizzjoni tal-ġeni tar-reżistenza għall-mard [84] u jikkontribwixxu għall-formazzjoni ta' waqfa doppja fil-mejożi f'pjanti oħra. [75]. Barra minn hekk, ir-ross (Oryza sativa) RDR6 għandu rwol antivirali fid-difiża kontra l-virus tal-istrixxi tar-ross (RSV) [85].

L-RDR2 jassoċja prinċipalment ma’ Pol IV biex jifforma kumpless għat-traskrizzjoni ta’ prekursuri qosra ta’ dsRNA, li huma maqsumin minn DCL3 biex jipproduċu 24 nt siRNAs biex jidderieġu l-metilazzjoni tad-DNA [86-89], għalkemm RDR2 jista’ wkoll ikun kapaċi jiġġenera 23 sa 27 nt RNAs żgħar minn ġeni MIR biex jimmedjaw il-metilazzjoni tad-DNA [90]. Ġie rrappurtat li RDR2, Pol IV, u DCL3, komponenti ewlenin fil-mogħdija RdDM, medjaw il-produzzjoni ta 'vsiRNA 24 nt u kellhom rwoli ewlenin kontra l-infezzjoni ta' viruses tad-DNA, bħal geminiviruses [44,45]. Interessanti, 21 nt siRNA amplifikat permezz ta 'RDR1 u RDR6 jista' wkoll jiffaċilita l-passaġġ RdDM u jikkontribwixxi għad-difiża tal-pjanti kontra viruses tad-DNA [91,92].

Ġew skoperti wkoll reċentement diversi fatturi ġodda involuti fl-amplifikazzjoni ta 'vsiRNA sekondarja. 1(AVI1)/aminophospholipid antivirali difettużi li jittrasportaw ATPase 2 (ALA2), ALA1, u AVI2 ġew identifikati permezz ta' skrin ġenetiku 'l quddiem robust bl-użu ta' mutant tal-virus tal-mużajk tal-ħjar (CMV) li fih kodoni tal-bidu ta' VSR-2b kienu mutati [17,93-95].

Fil-mutant ala1/ala2 jew avi2, il-produzzjoni ta 'vsiRNAs sekondarji tnaqqset b'mod drammatiku. ALA1/ALA2 fihom l-istruttura tipika tal-ATPase tat-tip P4-(Figura 2) u jistgħu jittrasportaw fosfolipidi speċifiċi tul membrani ċellulari fil-pjanti. ALA1 u ALA2 jistgħu jikkooperaw ma 'RDR1 u RDR6 biex jippromwovu l-bijoġenesi ta' vsiRNA sekondarja, probabbilment billi jiddefinixxu l-lokalizzazzjoni ċellulari tal-fosfolipid sottostrat tiegħu [17,94]. AVI2 kien imsemmi wkoll bħala New factor enhancer ta' rdr6 3 (ENOR3) peress li ġie identifikat ukoll permezz ta' skrin ġenetiku minn sfond rdr6 bl-użu ta' mutant CMV ieħor li fih il-ġene 2b tħassar [96]. AVI2, trasportatur tal-manjeżju putattiv f'Arabidopsis, ippromwova wkoll RDR1 u RDR6 dipendenti fuq il-bijoġenesi tas-siRNA sekondarji [93]. Interessanti, l-attivatur tat-traskrizzjoni li torbot il-calmodulin-3 (CAMTA3) reċentement instab li jattiva Bifunctional nuclease -2 (BN2) biex jistabbilizza AGO1/2 u DICER-LIKE1 u biex jattiva RDR6 għall-amplifikazzjoni ta’ vsiRNAs [97 ].

RDRs u fatturi ġodda bħal ALA1/2 u AVI2 huma kkonservati b'mod wiesa 'f'pjanti u dud biex jiżguraw bijoġenesi suffiċjenti ta' vsiRNA għal immunità innata antivirali effiċjenti bbażata fuq RNAi. Madankollu, RDRs huma assenti f'Drosophila, ġrieden u bnedmin, li fihom ġie skopert reċentement mekkaniżmu differenti għall-amplifikazzjoni tas-siRNA permezz ta 'DNA ċirkolari extrakromożomiali [21]. Jekk il-mekkaniżmu l-ġdid jeżistix ukoll fil-pjanti jew id-dud għad irid jiġi investigat.

4. Funzjoni antivirali ta 'RNAi Effector Argonautes

siRNA għandu jitgħabba f'effettituri AGO biex jiffurmaw RISC, imbagħad jimmira ġenomi virali komplementari għal PTGS jew TGS f'immunità innata antivirali bbażata fuq RNAi. L-AGOs effetturi huma kkonservati b'mod evoluttiv u mifruxa fl-ewkarjoti, għalkemm assenti fil-prokarjoti [98]. Intwera li jirregolaw varjetà ta 'progressi bijoloġiċi fl-iżvilupp tal-pjanti u r-rispons tal-pjanti għal stimuli ambjentali [98-103], minbarra l-funzjonijiet tagħhom fid-difiża antivirali. Studji kristallografiċi wrew AGOs ewkarjotiċi kanoniċi fihom ħames oqsma msejħa d-dominju N-terminal (N), dominju PIWI-ARGONAUTE-ZWILLE (PAZ), dominju tan-nofs (MID), dominju PIWI, u dominju ta 'funzjoni mhux magħrufa 1785 (DUF1785) [ 104,105] (Figura 2).

Id-dominju N jista 'jimblokka t-tqabbil ta' gwida-mira lil hinn mill-pożizzjoni 16, id-dominju PAZ jirrikonoxxi t-30 tarf ta 'sRNA, id-dominju MID jankra l-50 fosfat ta' sRNA, id-dominju PIWI jippossjedi attività ribonuclease biex iqatta l-RNA fil-mira [106-108], u il-funzjoni tad-dominji DUF1785 reċentement intweriet li tfixkel is-siRNA u miRNA duplexes imqabbla perfettament [109]. Flimkien, id-dominji kollha jiffaċilitaw il-kombinazzjoni korretta bejn sRNA u RNA fil-mira biex jiżguraw sajlenser xieraq.

Għaxar AGO huma kodifikati f'Arabidopsis [110–113]. AGO1 u AGO2 huma l-komponenti ewlenin tal-immunità antivirali medjata minn RNAi kontra viruses RNA [100]. AGO1 jiffunzjona wkoll bħala effettur ta 'miRNA biex jirregola l-aspetti kollha tal-iżvilupp tal-pjanti billi jimmodula l-espressjoni ta' ġeni endoġeni [114-122]. Għalhekk il-mutanti knockout ago1 huma letali. Għalhekk, il-funzjoni ta 'AGO1 fl-immunità innata antivirali bbażata fuq RNAi ġiet eżaminata biss bl-użu ta' mutanti ipomorfiċi AGO1, bħal ago1-27, li xorta wrew difetti severi ta 'żvilupp [123]. B'differenza AGO1, AGO2 ma tipparteċipax fir-regolazzjoni tal-iżvilupp tal-pjanti, u l-mutant ago2 ma jurix difetti fit-tkabbir u l-iżvilupp; AGO2 jista' jirregola biss id-difiża tal-pjanti f'Arabidopsis. Ġie rrappurtat li AGO2 jippreferi li jorbot lil vsiRNAs b'50 terminal A u AGO1 jippreferi lil U [124]. AGO2 huwa meħtieġ għal reżistenza għal spettru wiesa 'ta' viruses tal-pjanti [56,125-128].

Ġie rrappurtat ukoll li l-attività katalitika ta 'AGO2 kienet meħtieġa għal attività antivirali lokali u sistemika [125,127], filwaqt li l-mutant ago1 b'attività katalitika intatta kien suxxettibbli għal infezzjoni virali [123]. AGO2 huwa wkoll involut fir-reżistenza kontra l-batterju fitopatoġeniku Pseudomonas syringae [129], u AGO2 jingħaqad ma 'miR393b * u jsikket MEMB12 biex jimmodula l-eżoċitożi ta' proteini PR antimikrobiċi u jżid l-attività antivirali [129]. Għalhekk, AGO1 u AGO2 jistgħu jkollhom rwoli distinti fid-difiża antivirali fil-pjanti.

AGO4, AGO6, u AGO9 huma l-effettituri ewlenin li jaħdmu fil-mogħdija RdDM f'Arabidopsis. AGO4, AGO6, u AGO9 intwerew li jorbtu 24 nt eterokromatiċi żgħar li jinterferixxu RNAs (het-siRNAs) u jikkontribwixxu għall-mogħdija RdDM [130,131]. Ġie rrappurtat li AGO4 prinċipalment ikkumbattu l-aggressjoni tal-viruses tad-DNA permezz tal-modulazzjoni ta 'RdDM, kif irrappurtat li l-mutanti ago4 kienu suxxettibbli għall-infezzjoni ta' BCTV minħabba l-ipermetilazzjoni mnaqqsa fuq il-ġenoma BCTV [47]. B'mod sorprendenti, il-mutanti ago4 huma suxxettibbli għal diversi viruses RNA, bħall-virus crinkle tan-nevew (TCV), il-virus tal-mużajk tal-bambu (BaMV), u l-virus tal-mużajk tal-Platago asiatica (PlAMV) [132–135] permezz ta' mekkaniżmu indipendenti mill-mogħdija RdDM [135] ].

Fir-rigward ta 'effettituri AGO oħra, AGO5 flimkien ma' AGO2 jipparteċipaw fit-tnaqqis tal-infezzjoni sistemika tal-virus tal-patata X (PVX), filwaqt li AGO5 għandu biss rwol sekondarju meta AGO2 jingħeleb fil-weraq infettat inizjalment [136]. AGO7 (magħruf ukoll bħala ZIP) instab li kien fattur kruċjali waqt l-infezzjoni tat-TCV bil-metodu ta 'analiżi tal-mard ibbażat fuq l-immaġni [132]. AGO7 jista 'wkoll jorbot ma' miR390 u jimmedja l-bijoġenesi ta 'siRNA endoġenu [137]. AGO10 jikkoopera ma 'AGO1 u għandu rwol żejda fil-protezzjoni tat-tessuti tal-fjoritura mill-infezzjoni tal-virus tal-mużajk tan-nevew (TuMV) [125], minbarra l-funzjoni tiegħu fir-regolazzjoni tal-iżvilupp tal-meristemi apikali tar-rimjiet permezz tal-bindingmiR165/166 [138].

Interessanti, aktar minn 10 orthologs AGO nstabu f'xi għelejjel importanti bħar-ross u t-tadam, b'19-il ortologu fir-ross u 15 fit-tadam. Jistgħu jevolvu biex ikollhom funzjonijiet differenzjali fid-difiża u l-iżvilupp antivirali. Pereżempju, meta tkun infettata b'antivirus tal-istrixxa tar-ross (RSV), il-proteina tal-kisja tal-RSV (CP) tikkawża l-akkumulazzjoni JA u tirregola 'l fuq il-fattur ta' traskrizzjoni JAMYB li jirrispondu għal JA biex jorbot direttament mal-promotur AGO18 biex jattiva t-traskrizzjoni AGO18 [139]. AGO18 se jorbot u sekwester miR168, li jżid l-akkumulazzjoni ta 'AGO1 għall-proċess antivirali [140]. Min-naħa l-oħra, AGO18 jorbot b'mod preferenzjali miR528 biex jirregola l-akkumulazzjoni ta 'ROS u jirreżisti l-infezzjoni tal-virus [141]. Id-dejta mhux ippubblikata tagħna turi wkoll li xi ortologi AGO fit-tadam għandhom funzjonijiet differenzjali meta mqabbla ma 'Arabidopsis.

5. Suppressori virali ta 'RNAi

Fit-tellieqa tal-armi tad-difiża u l-kontro-difiża bejn il-pjanti ospitanti u l-viruses, il-virusijiet jevolvu proteini VSR biex jinibixxu l-immunità innata antivirali bbażata fuq RNAi. Il-VSRs jimmiraw passi differenti tal-mogħdija antivirali bbażata fuq l-RNAi biex jikkontrobattu l-immunità antivirali kkonservata (Tabella 1) [142,143].

Kontroazzjoni komuni ħafna tal-VSRs hija li timpedixxi l-amplifikazzjoni tas-siRNA. Pereżempju, 2b ta 'CMV, C1 tal-virus taċ-Ċina curl tal-weraq isfar tat-tadam (TYLCCNV), u P6 tal-virus tal-istunt isfar tar-ross (RYSV) jinterferixxu mal-bijoġenesi dipendenti RDR1/6- ta' siRNA sekondarju [155,180,185]. Il-V2 ta 'tadam yellow leaf curl geminivirus (TYLCV), P2 ta' RSV, u P4 ta 'ross stripe mosaic virus (RMSV) jinteraġixxu ma' SGS3 biex jinibixxu l-bijoġenesi ta 'siRNA sekondarja [181,182,189]. Il-proteina Geminivirus V2 instabet ukoll li tfixkel l-interazzjoni calmodulin-CAMTA3, li tnaqqas l-espressjoni ta 'RDR6 biex tnaqqas il-bijoġenesi ta' vsiRNA [97].

Xi VSRs instabu li jostakolaw il-perċezzjoni jew it-tqattigħ ta 'dsRNA virali. Pereżempju, CP ta 'TCV jista' jinibixxi l-attività ta 'dicing ta' DCL4 [55], u P6 tal-virus tal-mużajk tal-pastard (CaMV) jinteraġixxi ma 'DRB4 biex jimblokka t-twaħħil tad-dsRNA [154]. Xi VSRs, bħal NSs tal-virus tad-dbiel spotted tat-tadam (TSWV) u Hc-Pro tal-virus tal-patata Y (PVY), jorbtu wkoll ma 'dsRNA virali twil, li jista' jimblokka s-sensing jew l-ipproċessar tal-RNAs virali minn DCLs. Xi VSRs oħra jistgħu jimmiraw direttament lill-vsiRNA biex jinibixxu l-immunità innata antivirali bbażata fuq RNAi. Per eżempju, P19, il-VSR magħrufa ta 'tombusviruses, torbot u sequesters vsiRNA, filwaqt li RNase III tal-patata ħelwa chlorotic stunt crinivirus (SPCSV) jorbot u jimmedja d-degradazzjoni ta' siRNA, u HC-Pro tal-virus tal-mużajk isfar zucchini (ZYMV) inaqqas is-siRNA stabbiltà billi tfixkel il-metilazzjoni tas-siRNA minn HEN1. It-tfixkil tal-funzjoni antivirali tal-AGOs effettur hija strateġija oħra użata minn xi VSRs. Pereżempju, P0 tal-virus tal-weraq tal-patata (PLRV) jista' jimmedja d-degradazzjoni ta' AGO1, u 2b ta' CMV jista' jinterferixxi ma' AGO1 u AGO4 u jiddisturba l-funzjonijiet tagħhom.

B'mod sorprendenti, b'differenza mill-VSRs ta 'hawn fuq li jikkontrobattu l-immunità innata antivirali bbażata fuq l-RNAi, instabu mekkaniżmi oħra li jantagonizzaw ir-risponsi antivirali minn xi VSRs. Riċentement, studju wera li VSR p19 jista 'jinteraġixxi mar-riċettur-like kinase (RLK) BILLI XI MERISTEM 1 (BAM1) u BAM2 biex jinibixxi l-moviment minn ċellula għal ċellula ta' sajlenser RNA [193,194]. VSR C4 tal-virus ta 'Guangdong curl tal-weraq tat-tadam (ToLCGdV) jista' wkoll jinteraġixxi ma 'BAM1 biex irażżan PTGS u TGS medjat mill-metilazzjoni inversa [195]. Barra minn hekk, evidenza akkumulata tindika interazzjonijiet pjanti-virus modulati b'awtofaġija [196,197]. Ġie rrappurtat li r-riċettur tal-merkanzija NEIGHBOR OF BRCA1 (NBR1) jista 'jimmira HC-Pro biex irażżan l-akkumulazzjoni virali ta' TuMV [198]. Madankollu, B, il-VSR tal-barley stripe mosaic virus (BSMV), immirat lejn AUTOPHAGY PROTEIN7 (ATG7) biex ifixkel l-interazzjoni ATG7-ATG8 u jippromwovi infezzjoni virali [199].

Issa nafu li kważi l-viruses tal-pjanti kollha, speċjalment viruses tal-pjanti patoġeniċi, għandhom VSR wieħed jew aktar. L-eżistenza ta 'VSRs tikkontribwixxi għall-aggressjoni b'suċċess ta' viruses u epidemiji virali; huma wkoll ifixklu serjament l-apprezzament tagħna tal-immunità intrinsika antivirali indispensabbli fil-pjanti u ewkarjoti oħra.

For more information:1950477648nn@gmail.com