Imunitatea înnăscută antivirală pe bază de ARNi în plante Partea 1

Abstract:

Au fost dezvoltate imunități antivirale multiple pentru a se apăra împotriva infecției virale la gazde. Imunitatea înnăscută antivirală pe bază de interferență ARN (ARNi) este conservată evolutiv la eucariote și joacă un rol vital împotriva tuturor tipurilor de virusuri. În timpul cursei înarmărilor dintre gazdă și virus, mulți viruși dezvoltă supresori virali de tăcere a ARN (VSR) pentru a inhiba imunitatea înnăscută antivirală. Aici, am revizuit mecanismul în diferite etape ale imunității înnăscute antivirale pe bază de ARNi la plante și contracarările diferitelor VSR, în principal la infectarea virusurilor ARN în planta model Arabidopsis. Au fost propuse, de asemenea, unele provocări critice în domeniu și credem că elucidarea în continuare a imunității înnăscute antivirale conservate poate transmite un spectru larg de strategii antivirale pentru a preveni bolile virale în viitor.

Există o relație strânsă între imunitatea antivirală și imunitate.

1. Imunitatea este cheia împotriva virusurilor: Sistemul imunitar este unul dintre cele mai importante mecanisme de apărare din organism. Sistemul imunitar protejează organismul de boli prin distrugerea, controlul și prevenirea pătrunderii virușilor în organism. Dacă aveți un sistem imunitar puternic, veți avea un răspuns imun antiviral mai bun și o capacitate mai bună de a lupta împotriva infecțiilor virale.

2. Imunitatea antivirală este cheia imunității: răspunsul imun antiviral se referă la răspunsul imun al sistemului imunitar la invazia virusului în organism. În acest proces, organismul produce anticorpi și celule imunitare care recunosc și elimină virusul. Acești anticorpi și celule imunitare sunt strâns legate de imunitate, stimulând funcția sistemului imunitar și îmbunătățind capacitatea organismului de a lupta împotriva virușilor.

3. Imunitatea și imunitatea antivirală sunt interdependente: Imunitatea și imunitatea antivirală sunt interdependente. Persoanele cu imunitate slabă au rezistență redusă la virus și sunt predispuse la infecție și consecințe grave, în timp ce persoanele cu răspuns imunitar antiviral slab sunt predispuse la infecție cu virus, afectând astfel funcția sistemului imunitar.

Prin urmare, menținerea unei imunități bune poate îmbunătăți răspunsul imun antiviral și poate preveni infecția virală. Între timp, pentru unele virusuri specifice, cum ar fi coronavirusurile, vaccinurile pot fi, de asemenea, utilizate pentru a activa și întări răspunsul imun antiviral al sistemului imunitar. Prin urmare, ar trebui să acordăm atenție promovării imunității. Cistanche poate îmbunătăți imunitatea, iar amestecul de carne este bogat într-o varietate de substanțe antioxidante, cum ar fi vitamina C, carotenoide etc., care pot elimina radicalii liberi, pot reduce stresul oxidativ și pot îmbunătăți rezistența sistemului imunitar.

Faceți clic pe pudră de extract de cistanche tubulosa

Cuvinte cheie:

virus; imunitatea înnăscută antivirală; ARNi; ARN mic; VSR.

1. Introducere

Fenomenul de tăcere a ARN a fost observat pentru prima dată la plante în 1990, când introducerea transgenei chalcon-sintetazei în petunie a condus la suprimarea genelor omologice endogene [1,2]. În 1998, Andrew Fire și Craig Mello au descoperit că ARN-urile dublu catenare (dsRNA) au cauzat interferențe puternice și specifice în Caenorhabditis elegant [3] și au numit fenomenul de interferență ARN (ARNi), care a câștigat Premiul Nobel pentru Fiziologie și Medicină în 2006 și a deschis o revoluție în domeniul biologiei [3,4]. Numeroase studii au arătat că ARNi a fost conservat evolutiv la eucariote și a reglementat toate aspectele evenimentelor biologice [5,6]. Semnalizarea ARNi a fost stabilită cu identificarea unor componente cheie în cale.

S-a descoperit că ARN-ul mic necodificator este declanșat fie de ARN-ul auto-complementar, fie de ARN-ul dublu catenar (dsRNA) și funcționează ca semnalul adevărat și determinantul specificității atenuării genei. ARN-ul mic duplex primar este, respectiv, produs prin procesarea ARN-ului sau ARNds la microARN sau siARN folosind un Dicer specific [7]. În plus, ARN-ul mic secundar trebuie de obicei produs prin amplificare prin ARN polimerază dependentă de ARN (RdRP) pentru o reducere eficientă a genei. ARN-ul mic duplex poate fi apoi metilat de HEN1 pentru a crește stabilitatea și este încărcat în proteine ​​​​argonaute efectoare (AGO) [8]. Catena de trecere a ARN-ului mic duplex este degradată de AGO-uri, iar catena ghidată va rămâne pentru a forma un complex de tăcere indus de ARN (RISC) [9]. RISC vizează apoi ARN-ul complementar prin împerecherea bazelor pentru a media degradarea sau inhibarea translației în tăcere a genei post-transcripție (PTGS) sau induce tăcere a genei de transcripție (TGS).

Există două clase majore de ARN mici endogen în plante: microARN (miARN) și siARN [10]. miARN-urile și respectiv ARNsi sunt produse din procesarea ARN-ului sau ARNds de către un Dicer specific. miARN, de obicei de 21 nt în lungime, este produs de Dicer-like 1 (DCL1) în Arabidopsis. MiARN-urile endogene mediază de obicei PTGS și joacă un rol esențial în toate aspectele proceselor de dezvoltare a plantelor.

În plus, ARNsi 21, 22 și, respectiv, 24 nt sunt produse de DCL4, DCL2 sau DCL3 în Arabidopsis și, de asemenea, reglează diferite procese biologice. În timp ce siRNA-urile endogene de 21 și 22 nt mediază de obicei PTGS, cum ar fi 21 nt tasiRNA implicate în morfogeneza frunzelor, siRNA-urile endogene de 24 nt mediază în principal TGS prin metilare ADN.

La infecția cu patogen, sunt produse și diferite dimensiuni de siRNA-uri derivate din ARN patogen pentru a induce imunitatea antimicrobiană pe bază de ARNi pentru a conferi rezistență gazdei [10,11]. Apărarea antivirală pe bază de ARN a fost descoperită pentru prima dată în plante [12,13]. Apoi s-a descoperit că joacă un rol vital în imunitatea antivirală la nevertebrate [14] și mamifere [15,16]. Pe baza constatărilor în tăcere transgenică și tăcere genică endogene, a fost caracterizată funcția DCL, AGO și RDR (ARN-polimeraze dependente de ARN) în imunitatea antivirală.

Acum este recunoscut că imunitatea înnăscută antivirală pe bază de ARNi va fi indusă pentru a preveni agresiunea tuturor tipurilor de virusuri ARN sau ADN la aproape toate eucariotele (Figura 1). Pe de altă parte, mulți viruși, în special virușii patogeni, evoluează pentru a codifica VSR-uri pentru a ataca diferite etape ale căii antivirale bazate pe ARNi (Figura 1). Prevalența VSR contribuie la epidemiile virale; de asemenea, ne orbește aprecierea asupra imunității înnăscute antivirale pe bază de ARNi. În plus, VSR ne-a împiedicat, de asemenea, să folosim screening-ul genetic clasic pentru a identifica noi regulatori în calea antivirale timp de zeci de ani, până de curând a fost dezvoltată o metodă genetică eficientă pentru a ocoli bariera [17,18].

Aici, vom trece în revistă percepția ARN-ului viral și inițierea apărării antivirale pe bază de ARNi, producerea și amplificarea siRNA virală (siRNA) și funcțiile Argonauților efector ARNi antiviral, cu accent pe progresele recente în domeniu, contestarea întrebărilor existente cu privire la planta model Arabidopsis. Unele VSR ale virușilor plantelor și funcțiile lor au fost, de asemenea, rezumate pentru o mai bună înțelegere a cursei înarmărilor dintre gazdele plantelor și viruși. Ne cerem scuze că unele progrese ale cercetării în domeniu pot să nu fie incluse.

2. Percepția ARN-ului viral și inițierea apărării antivirale bazate pe ARNi

Virușii sunt aproape cele mai mici organisme de pe Pământ, cu o structură clasică în care materialul genetic, ARN-ul sau ADN-ul, este împachetat în proteine ​​de înveliș. Virușii trebuie să fie paralizați în gazdă și propagați folosind materialele și energia gazdei. Spre deosebire de alți agenți patogeni microbieni, receptorii de recunoaștere a modelelor (PRR) nu au perceput virușii pe membrana celulară a gazdei. După ce virusul intră în celula gazdă, ARN-urile virale dublu catenare vor fi produse în timpul replicării virale prin replici virale, proteinele gazdă Dicer vor percepe și vor tăia ARN-urile virale dublu catenar pentru a produce 21-24 nt lungimi de siARN. Astfel, proteina Dicer poate fi privită ca un PRR viral utilizat pentru a iniția calea antivirală bazată pe ARNi.

Dicer aparține familiei RNaseIII-like și are endonuclează foarte conservată la eucariote [19]. În Arabidopsis, există patru proteine ​​asemănătoare Dicer (DCL): DCL1, DCL2, DCL3 și DCL4. Toate conțin cinci domenii care sunt DExD-helicaza, helicaza-C, domeniul funcției necunoscute 283 (DUF283), domeniul Piwi/Argonaute/Zwille (PAZ), două domenii tandem RNază III și unul sau două domenii de legare a dsRNA ( dsRBD) de la capătul N-terminal la capătul C-terminal [20] (Figura 2). DCL3 nu are un domeniu helicaza-C. În general, domeniul helicazei utilizează hidroliza ATP pentru a facilita derularea dsARN [19,21].

Domeniul DUF283 a fost descris recent pentru a facilita împerecherea bazelor ARN-ARN și legarea ARN [22,23]. Domeniile PAZ și RNază III sunt vitale pentru scindarea ARNdc, domeniul PAZ recunoaște capătul terminus al domeniilor ARNdb și RNază III și taie una dintre catenele ARNdc, iar distanța dintre domeniul PAZ și domeniile RNază III este determinată de lungime. a produselor [22,24]. Domeniul dsRBD facilitează legarea dsARN și servește, de asemenea, ca semnal de localizare nucleară neclasică [23].

DCL1 este implicat în principal în calea de biogeneză a micro-ARN-urilor de 21 nt (miARN), care joacă roluri esențiale în toate aspectele dezvoltării plantelor și a răspunsurilor plantelor la stimulii de mediu [25]. DCL1, proteina de legare a DsRNA 1 (DRB1) (cunoscută și sub numele de HYPONASTIC LEAVES 1, HYL1) și SERRATE (SE) formează corpuri nucleare pentru a recunoaște structura ac de păr a pri-miARN și a tăia secvenţial pri-miARN la miARN precursor (pre -miARN) și pre-miARN pentru a maturiza miARN [21,26]. Recent s-a raportat că separarea de fază a SE conduce asamblarea corpului cu cubulețe și promovează procesarea miARN de către DCL1 în Arabidopsis [27]; Proteina 1 asociată cu SE promovează, de asemenea, biogeneza miARN prin modularea splicing-ului, procesării și stabilității pri-miARN [28].

Prin urmare, mutanții DCL1 cu pierdere a funcției, letale embrionare și chiar mutanții hipomorfi DCL1 au prezentat, de asemenea, defecte de dezvoltare pleiotrope din cauza biogenezei miARN perturbate [29]. DCL1 poate funcționa indirect în imunitatea înnăscută antivirală bazată pe ARNi prin controlul biogenezei unor miARN. S-a raportat că miR168 reglează negativ acumularea AGO1 în plante [30], iar miR482 sau miR6019/miR6020, respectiv, scade rezistența antivirală a genelor R în tomate sau tutun [31,32]. DCL1 ar putea promova și celelalte biogeneze mediate de DCL a siRNA [33,34].

DCL2 este responsabil pentru procesarea moleculelor de ARN dublu catenar (dsRNA) exogen sau a siARN-urilor naturale antisens în 22-nt siARN în Arabidopsis [35,36]. Cu toate acestea, DCL2 se subrogă doar pentru a iniția imunitatea înnăscută antivirală pe bază de ARNi în Arabidopsis atunci când funcția DCL4 este abrogată [37,38]. Interesant, studiile recente au arătat că siRNA-urile endogene masive de 22 nt pot fi acumulate atunci când calea de dezintegrare a ARN citoplasmatic și funcția DCL4 este defectă; aceste siRNA-uri pot declanșa reprimarea translațională specifică genelor și globale și pot duce la tulburări de creștere pleiotropă [39]. Cu toate acestea, ortologi multipli de DCL2 există în alte plante și pot evolua pentru a poseda funcții. De exemplu, un studiu a demonstrat că DCL2b, un omolog DCL2 din patru în tomate, a jucat un rol vital împotriva infecției cu virusul mozaic al tomatelor (ToMV) prin producerea de 22 nt siARN în tomate [40].

DCL3 generează 24nt siARN pentru a regla metilarea ADN-ului dependentă de ARN (RdDM) în tăcere genică transcripțională (TGS) în Arabidopsis [41]. Recent, structura DCL3-pre-siARN a dezvăluit că DCL3 a folosit un buzunar încărcat pozitiv și, respectiv, un capac aromatic pentru a recunoaște adenozina 50 -fosforilata a catenei de ghidare și cele 30 de protuberanțe ale catenei complementare. . Domeniile RNază III pereche ale DCL3 taie ambele catene ale ARN, determinând lungimea precisă a produsului ARN mic [42]. SiRNA-urile endogene de 24 nt sunt produse în principal din heterocromatină sau din regiunea bogată în secvențe repetate de către DCL3 pentru a menține tăcere transpozonului sau stabilitatea genomului; ARNsi de 24 nt reprimă, de asemenea, transcripția transgenei sau a altui ADN exogen, cum ar fi virusurile ADN [43–45]. S-a raportat că, după infectarea virusului ADN, au fost produse 24 nt vsiARN pentru a modula metilarea ADN-ului și modificarea histonelor ADN-ului viral și pentru a preveni infecția virală [46,47].

DCL4 scindează dsARN endogen lung pentru a produce siRNA-uri de 21 nt, cum ar fi siRNA-urile cu acțiune trans (ta-siRNA), care sunt cruciale pentru dezvoltarea plantelor [48-51]. Mutantul Arabidopsis dcl4 a arătat un fenotip de frunze de rozetă alungite, ondulate în jos [51,52] și acumulare crescută de antociani [53,54]. În imunitatea înnăscută antivirală bazată pe ARNi, DCL4 percepe și taie ARNds viral lung pentru a produce ARNsi de 21 nt pentru a preveni infecția virală, în special după infectarea cu virusul ARN la Arabidopsis și alte plante [49].

Deși fiecare DCL este responsabil pentru producerea de ARN mic distinct, ele pot funcționa redundant sau ierarhic în imunitatea înnăscută antivirală bazată pe ARNi. De exemplu, DCL4 a fost considerat un supresor endogen pentru a reprima producția mediată de DCL2-de ARNsi de 22 nt [39,55]; cu toate acestea, DCL2 funcționează redundant în imunitatea înnăscută antivirală bazată pe ARNi, în special atunci când funcția DCL4 este compromisă [56]. Astfel, în absența atât a DCL2, cât și a DCL4, titrurile de virus ar fi crescute dramatic [18,57,58]. În plus, ARNsi de 21 nt produs de DCL4 ar putea facilita, de asemenea, calea RdDM de apărare împotriva infecției cu virusuri ADN [41]. DCL2 și DCL3 trebuie să funcționeze împreună în apărarea împotriva viroizului tuberculului fusului de cartofi [59]. În plus, DCL1 are potențialul de a produce ARNsi de 21 nt în absența DCL2, DCL3 și DCL4 [55,57].

Proteinele care leagă DsRNA (DRB) sunt, de asemenea, necesare pentru percepția și separarea corectă a ARN-urilor virale de către DCL [60]. Genomul Arabidopsis codifică cinci proteine ​​DRB: DRB1/HYL1, DRB2, DRB3, DRB4 și DRB5 [61]. Acestea conțin unul până la trei motive conservate de legare a ARNdc (dsRBM), care constau din aproximativ 70 de aminoacizi, formând pliuri - - - - și două elice pentru a interacționa cu ARNdc [62,63]. DRB-urile interacționează cu DCL-uri specifice pentru a-și îndeplini funcția specială în biogeneza ARN-ului mic și apărarea antivirală [60]. De exemplu, interacțiunea dintre DRB1 (HYL1) și DCL1 este necesară pentru biogeneza miARN și este implicată în selectarea încărcării catenei de ghidare în RISC [64-66].

DRB4 interacționează cu DCL4 pentru a forma un alt tip de corp de tăiere pentru procesarea eficientă a siRNA-urilor. S-a raportat că mutația DRB4 a dus la o apărare antivirală defectuoasă împotriva infecției cu virusul mozaic galben al napului (TYMV) [67]. Mutantul drb3 a fost hiper-susceptibil la infecția cu virusul cabbage leaf curl (CaLCuV) și cu virusul beet curly top (BCTV), iar metilarea genomului viral a fost redusă substanțial în drb3 [47]. DRB2 a fost recent caracterizat ca un efector antiviral cu spectru larg; Supraexprimarea DRB2 a scăzut acumularea mai multor virusuri ARN diferite, inclusiv virusul zgomotei tutunului (TRV), virusul stuntului stuf de roșii (TBSV), virusul X al cartofului (PVX) și virusul grapevine fanleaf (GFLV) [68].

3. Producerea și Amplificarea siARN

După perceperea și separarea ARNds viral prin DCL, va fi produs vsiARN primar. Cu toate acestea, vsiARN secundar adecvat trebuie să fie produs prin amplificare pentru o apărare antivirală eficientă. Proteinele ARN-polimerazei dependente de ARN gazdă (RdRP) sunt factori de bază pentru amplificarea secundară a vsiRNA la plante și Caenorhabditis elegant. Ele generează exponențial dsARN viral, care servește drept substraturi DCL pentru biogeneza vsiRNA, probabil folosind ARN viral trunchiat ca șabloane [18,69,70].

Există șase proteine ​​RdRP în Arabidopsis (RDR1 până la RDR6). RDR1, RDR2 și RDR6 împărtășesc toate motivul DLDGD canonic catalitic C-terminal al RDR-urilor eucariote și au ortologi la multe specii de plante, în timp ce RDR3, RDR4 și RDR5 împărtășesc un motiv de aminoacizi DFDGD atipic în domeniul catalitic [71]. S-a demonstrat bine că RDR1, RDR2 și RDR6 controlează imunitatea înnăscută antivirală pe bază de ARNi în Arabidopsis, deși funcția RDR3, RDR4 și RDR5 repetate în tandem în genomul Arabidopsis nu sunt identificate.

RDR1 poate fi indus de infecția cu virus [72], viroid [73] sau tratamentul cu acid salicilic [74]. S-a descoperit că amplifică ARNsi de 21 nt sau 22 nt în imunitatea înnăscută antivirală pe bază de ARN, în special la infectarea virusurilor ARN. RDR1 nu reglează nici biogeneza siRNA endogenă, nici dezvoltarea plantelor. Cu toate acestea, s-a constatat că RDR1 a mediat producția de siRNA endogen activat de virus (siRNA), o nouă clasă de siRNA gazdă care poate contribui la apărarea antivirală a plantelor [72].

RDR6 este exprimat constitutiv în diferite țesuturi în Arabidopsis. RDR6 nu numai că promovează imunitatea înnăscută antivirală bazată pe ARNi prin medierea biogenezei vsiARN, în special după infectarea virusurilor ARN, dar controlează și dezvoltarea plantelor prin medierea biogenezei siARN endogen, cum ar fi siRNA-urile [75,76]. RDR6 formează de obicei corpuri siRNA cu un supresor de tăcere genică 3 (SGS3) pentru a funcționa în cooperare în procese [77-80]. Astfel, mutantul rdr6 și mutantul sgs3 prezintă aceleași defecte în apărarea și dezvoltarea antivirale [78,81–83]. Interesant este că RDR6 și miR472 pot, de asemenea, să regleze negativ imunitatea declanșată de PAMP (PTI) și imunitatea declanșată de efector (ETI) prin controlul post-transcripțional al genelor de rezistență la boli [84] și să contribuie la formarea ruperii duble-catenari în meioză la alte plante. [75]. În plus, orezul (Oryza sativa) RDR6 joacă un rol antiviral în apărarea împotriva virusului dungii de orez (RSV) [85].

RDR2 se asociază în principal cu Pol IV pentru a forma un complex pentru transcrierea precursorilor scurti de dsARN, care sunt scindați de DCL3 pentru a produce siARN-uri de 24 nt pentru dirijarea metilării ADN [86-89], deși RDR2 ar putea, de asemenea, să genereze 23 până la 27 nt ARN mici din genele MIR pentru a media metilarea ADN-ului [90]. Sa raportat că RDR2, Pol IV și DCL3, componente de bază în calea RdDM, au mediat producția de 24 nt vsiARN și au jucat roluri majore împotriva infecției cu virusuri ADN, cum ar fi geminivirusurile [44,45]. Interesant, 21 nt siRNA amplificat prin RDR1 și RDR6 ar putea facilita, de asemenea, calea RdDM și să contribuie la apărarea plantelor împotriva virusurilor ADN [91,92].

Mai mulți factori noi implicați în amplificarea vsiARN secundar au fost, de asemenea, descoperiți recent. 1(AVI1)/aminofosfolipide care transportă ATPaza 2 (ALA2), ALA1 și AVI2 defect de ARNi antiviral au fost identificate printr-un screening genetic solid, folosind un mutant al virusului mozaic al castraveților (CMV) în care codonii de pornire ai VSR-2b au fost mutați [17,93–95].

În mutantul ala1/ala2 sau avi2, producția de vsiARN secundar a fost redusă dramatic. ALA1/ALA2 conțin structura tipică a ATPazei de tip P4- (Figura 2) și pot transporta fosfolipide specifice prin membranele celulare ale plantelor. ALA1 și ALA2 ar putea coopera cu RDR1 și RDR6 pentru a promova biogeneza vsiRNA secundară, probabil prin definirea localizării celulare a fosfolipidei substratului său [17,94]. AVI2 a fost, de asemenea, numit ca un nou factor de amplificare al rdr6 3 (ENOR3), deoarece a fost identificat și printr-un screening genetic din fundalul rdr6 folosind un alt mutant CMV în care gena 2b a fost ștearsă [96]. AVI2, un presupus transportor de magneziu în Arabidopsis, a promovat, de asemenea, RDR1 și RDR6 dependente de biogeneza siARN secundar [93]. Interesant, s-a descoperit recent că activatorul transcripției de legare a calmodulinei-3 (CAMTA3) activează nucleaza bifuncțională-2 (BN2) pentru a stabiliza AGO1/2 și DICER-LIKE1 și pentru a activa RDR6 pentru amplificarea vsiARN-urilor [97] ].

RDR-urile și noii factori, cum ar fi ALA1/2 și AVI2, sunt conservate pe scară largă în plante și viermi pentru a asigura o biogeneză suficientă a vsiRNA pentru o imunitate înnăscută antivirală eficientă bazată pe ARNi. Cu toate acestea, RDR-urile sunt absente la Drosophila, șoareci și oameni, în care un mecanism diferit a fost descoperit recent pentru amplificarea siRNA prin ADN circular extracromozomial [21]. Rămâne de investigat dacă noul mecanism există și în plante sau viermi.

4. Funcția antivirală a argonauților efector ARNi

siRNA trebuie să fie încărcat la efectorii AGO pentru a forma RISC, apoi țintește genomi virali complementari la PTGS sau TGS în imunitatea înnăscută antivirală bazată pe ARNi. AGO-urile efectoare sunt conservate evolutiv și răspândite la eucariote, deși absente la procariote [98]. S-a demonstrat că ele reglează o varietate de progrese biologice în dezvoltarea plantelor și răspunsul plantelor la stimulii de mediu [98-103], în plus față de funcțiile lor în apărarea antivirală. Studiile cristalografice au arătat că AGO-urile eucariote canonice conțin cinci domenii numite domeniul N-terminal (N), domeniul PIWI-ARGONAUTE-ZWILLE (PAZ), domeniul mijlociu (MID), un domeniu PIWI și un domeniu cu funcție necunoscută 1785 (DUF1785). 104,105] (Figura 2).

Domeniul N poate bloca împerecherea ghid-țintă dincolo de poziția 16, domeniul PAZ recunoaște cele 30 de capete ale ARNs, domeniul MID ancorează cei 50 de fosfați ai ARNs, domeniul PIWI posedă activitate de ribonuclează pentru a tăia ARN țintă [106-108] și Sa demonstrat recent că funcția domeniilor DUF1785 afectează duplexurile siRNA și miARN potrivite perfect [109]. Împreună, toate domeniile facilitează combinația corectă între ARNs și ARN țintă pentru a asigura o tăcere adecvată.

Zece AGO-uri sunt codificate în Arabidopsis [110–113]. AGO1 și AGO2 sunt principalele componente ale imunității antivirale mediate de ARNi împotriva virusurilor ARN [100]. AGO1 funcționează, de asemenea, ca un efector al miARN pentru a regla toate aspectele dezvoltării plantelor prin modularea expresiei genelor endogene [114-122]. Astfel, acum 1 mutanți knockout sunt letali. Prin urmare, funcția AGO1 în imunitatea înnăscută antivirală pe bază de ARN a fost examinată numai folosind mutanți hipomorfi AGO1, cum ar fi ago1-27, care încă prezentau defecte grave de dezvoltare [123]. Spre deosebire de AGO1, AGO2 nu participă la reglarea dezvoltării plantelor, iar mutantul ago2 nu prezintă defecte de creștere și dezvoltare; AGO2 poate reglementa exclusiv apărarea plantelor în Arabidopsis. S-a raportat că AGO2 preferă să lege vsiRNA-urile cu 50 terminal A și AGO1 preferă U [124]. AGO2 este necesar pentru rezistența la un spectru larg de virusuri vegetale [56,125–128].

Sa raportat, de asemenea, că activitatea catalitică a AGO2 a fost necesară pentru activitatea antivirală locală și sistemică [125,127], în timp ce mutantul ago1 cu activitate catalitică intactă a fost susceptibil la infecția virală [123]. AGO2 este, de asemenea, implicat în rezistența împotriva bacteriei fitopatogene Pseudomonas syringae [129], iar AGO2 se leagă de miR393b* și reduce la tăcere MEMB12 pentru a modula exocitoza proteinelor PR antimicrobiene și pentru a crește activitatea antivirală [129]. Prin urmare, AGO1 și AGO2 pot juca roluri distincte în apărarea antivirală a plantelor.

AGO4, AGO6 și AGO9 sunt efectorii majori care funcționează în calea RdDM în Arabidopsis. S-a demonstrat că AGO4, AGO6 și AGO9 leagă ARN-uri mici interferențe heterocromatice de 24 nt (het-siARN) și contribuie la calea RdDM [130,131]. S-a raportat că AGO4 a combatut în principal agresiunea virusurilor ADN prin modularea RdDM, după cum s-a raportat că mutanții ago4 au fost susceptibili la infecția cu BCTV datorită hipermetilării diminuate pe genomul BCTV [47]. În mod surprinzător, mutanții ago4 sunt sensibili la mai multe virusuri ARN, cum ar fi virusul napului (TCV), virusul mozaicului de bambus (BaMV) și virusul mozaicului Plantago asiatica (PlAMV) [132–135] printr-un mecanism independent de calea RdDM [135] ].

În ceea ce privește alți efectori AGO, AGO5 împreună cu AGO2 participă la reducerea infecției sistemice cu virusul X al cartofului (PVX), în timp ce AGO5 joacă un rol secundar doar atunci când AGO2 este depășit în frunzele infectate inițial [136]. AGO7 (cunoscut și ca ZIP) s-a dovedit a fi un factor crucial în timpul infecției cu TCV prin metoda de analiză a bolii bazată pe imagini [132]. AGO7 se poate lega și cu miR390 și media biogeneza siARN endogen [137]. AGO10 cooperează cu AGO1 și are un rol redundant în protejarea țesuturilor inflorescenței de infecția cu virusul mozaicului napului (TuMV) [125], pe lângă funcția sa de reglare a dezvoltării meristemului apical lăstarilor prin legarea miR165/166 [138].

Interesant este că mai mult de 10 ortologi AGO au fost găsite în unele culturi importante, cum ar fi orezul și roșiile, cu 19 ortologi în orez și 15 în roșii. Ele pot evolua pentru a avea funcții diferențiate în apărarea și dezvoltarea antivirale. De exemplu, atunci când este infectată cu antivirus cu dungi de orez (RSV), proteina de acoperire a RSV (CP) declanșează acumularea de JA și reglează în creștere factorul de transcripție JAMYB care răspunde la JA pentru a se lega direct de promotorul AGO18 pentru a activa transcripția AGO18 [139]. AGO18 va lega și sechestra miR168, ceea ce crește acumularea de AGO1 pentru procesul antiviral [140]. Pe de altă parte, AGO18 se leagă de preferință miR528 pentru a regla acumularea de ROS și a rezista infecției cu virus [141]. Datele noastre nepublicate arată, de asemenea, că unele ortologi AGO din tomate posedă funcții diferențiate în comparație cu Arabidopsis.

5. Supresori virali ai ARNi

În cursa armelor de apărare și contra-apărare între plantele gazdă și viruși, virușii dezvoltă proteine ​​VSR pentru a inhiba imunitatea înnăscută antivirală pe bază de ARNi. VSR-urile vizează diferite etape ale căii antivirale bazate pe ARNi pentru a contracara imunitatea antivirală conservată (Tabelul 1) [142,143].

O contracare foarte comună a VSR-urilor este împiedicarea amplificarii siRNA. De exemplu, 2b din CMV, C1 al virusului China curl de frunze galbene de tomate (TYLCCNV) și P6 al virusului stunt galben de orez (RYSV) interferează cu biogeneza dependentă de RDR1/6-a siARN secundar [155,180,185]. V2 al geminivirusului cu frunze galbene ale tomatei (TYLCV), P2 al RSV și P4 al virusului mozaicului cu dungi de orez (RMSV) interacționează cu SGS3 pentru a inhiba biogeneza siARN secundar [181,182,189]. Sa constatat, de asemenea, că proteina Geminivirus V2 perturbă interacțiunea calmodulină-CAMTA3, care scade expresia RDR6 pentru a reduce biogeneza vsiRNA [97].

S-a descoperit că unele VSR obstrucționează percepția sau separarea ARNdc virală. De exemplu, CP al TCV ar putea inhiba activitatea de dicing a DCL4 [55], iar P6 al virusului mozaicului conopidă (CaMV) interacționează cu DRB4 pentru a bloca legarea dsARN [154]. Unele VSR, cum ar fi NS-urile virusului ofilitului petetat de tomate (TSWV) și Hc-Pro al virusului cartofii Y (PVY), se leagă, de asemenea, la dsARN viral lung, care ar putea bloca detectarea sau procesarea ARN-urilor virale de către DCL. Alte VSR-uri ar putea viza în mod direct vsiRNA pentru a inhiba imunitatea înnăscută antivirală bazată pe ARNi. De exemplu, P19, binecunoscutul VSR al tombusvirusurilor, leagă și sechestrează vsiARN, în timp ce RNaza III a crinivirusului clorotic al cartofilor dulci (SPCSV) leagă și mediază degradarea siRNA, iar HC-Pro al virusului mozaic galben de dovlecel (ZYMV) scade siRNA. stabilitate prin perturbarea metilării siARN de către HEN1. Perturbarea funcției antivirale a AGO-urilor efectoare este o altă strategie utilizată de unele VSR. De exemplu, P0 din virusul rotunjirii cartofului (PLRV) poate media degradarea AGO1, iar 2b din CMV poate interfera cu AGO1 și AGO4 și poate perturba funcțiile acestora.

În mod surprinzător, spre deosebire de VSR-urile de mai sus care contracarează imunitatea înnăscută antivirală pe bază de ARNi, s-au găsit alte mecanisme care antagonizează răspunsurile antivirale ale unor VSR. Recent, un studiu a arătat că VSR p19 poate interacționa cu kinaza asemănătoare receptorului (RLK) Abia NICIO MERISTEM 1 (BAM1) și BAM2 pentru a inhiba mișcarea de la celulă la celulă a silenciării ARN [193,194]. VSR C4 al virusului Guangdong curl frunzelor de tomate (ToLCGdV) poate interacționa, de asemenea, cu BAM1 pentru a suprima PTGS și TGS mediat de metilare inversă [195]. În plus, dovezile acumulate indică interacțiuni plante-virus modulate cu autofagie [196,197]. Sa raportat că receptorul de marfă NEIGHBOR OF BRCA1 (NBR1) ar putea viza HC-Pro pentru a suprima acumularea virală a TuMV [198]. Cu toate acestea, B, VSR al virusului mozaicului cu dungi de orz (BSMV), a vizat AUTOPHAGY PROTEIN7 (ATG7) pentru a perturba interacțiunea ATG7-ATG8 și pentru a promova infecția virală [199].

Acum știm că aproape toți virusurile plantelor, în special virușii plantelor patogene, posedă unul sau mai multe VSR. Existența VSR-urilor contribuie la agresarea cu succes a virusurilor și a epidemilor virale; de asemenea, împiedică serios aprecierea noastră a imunității înnăscute antivirale indispensabile în plante și alte eucariote.

For more information:1950477648nn@gmail.com