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南京农业大学植保院陶小荣教授团队在植物抗病毒免疫机制方面取得新进展

   2021-08-13 南京农业大学672
  植物进化出了RNA干扰(RNAi)作为抵御病毒感染的第一道防线。对于植物正义链(+)RNA病毒,抗病毒的RNA干扰机制和病毒的反防御机制已经开展了广泛的研究,但对植物负义链(-)RNA病毒的相关认识却非常少。近日,南京农业大学植物保护学院陶小荣教授团队在病毒学知名期刊《PLoS Pathogens》(IF:6.823)发表题为《Antiviral RISC mainly targets viral mRNA but not genomic RNA of tospovirus》的研究论文,该研究以番茄斑萎病毒属病毒(Tospovirus)作为植物负义链RNA病毒的研究模式,发现抗病毒RISC复合体主要降解Tospovirus的mRNA,而病毒的基因组RNA受到核糖核蛋白复合体RNP的防护而免受RISC的降解。鉴于所有负链病毒的基因组RNA都形成RNP复合体,因此,本研究的发现可适用于所有的负链RNA病毒。
 
  病毒感染寄主植物后,RNA 诱导的沉默复合物(RISC) 被激活,该复合体在siRNA的指导下特异性地切割侵入细胞的病毒基因组RNA。与植物正义链ss(+)RNA 病毒不同,植物负义链(-) RNA病毒的基因组RNA分子并不是裸露的,而是与病毒核衣壳蛋白紧密结合形成核糖核蛋白复合体(RNP),这一复合体是负链RNA病毒的核心侵染单位;病毒mRNA 并不组装成RNP。对于负义链(-) RNA病毒来说,将基因组RNA 组装到RNP 中是否提供了一种新的反防御策略来对抗病毒基因沉默复合物RISC 的切割活性尚未有所研究。
 
  番茄斑萎病毒(TSWV)是最重要的植物负义链RNA病毒之一,能侵染1000多种植物,对全球经济和园艺作物安全生产构成重大威胁。研究团队利用色谱层析技术将植物体内抗番茄斑萎病毒RISC进行分离,体外实验研究表明体外合成的“裸露”基因组RNA可以被RISC特异性降解,但这些基因组RNA一旦组装成RNPs则无法被RISC特异性降解。在植物体内,利用TRV病毒诱导产生抗TSWV病毒的特异性RISC,发现抗病毒RISC能够特异性攻击病毒的mRNA,但基本上不降解病毒基因组RNA。研究人员利用同样的技术手段探究了番茄斑萎病毒属中另一病毒番茄环纹斑点病毒(TZSV)RNA的靶标类型。研究结果表明抗病毒RISC同样攻击TZSV的mRNA而并不是基因组RNA。此外,通过检测体内RISC降解植物正义链RNA病毒的代表黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)的基因组RNA,结果显示RISC可以降解CMV的基因组RNA。以上结果表明植物抗病毒RNA沉默的核心元件——RISC复合体主要攻击番茄斑萎病毒属病毒的mRNA而非基因组RNA,该剪切机制不同于正义链的RNA病毒,如CMV。研究结果为进一步了解植物防御负链RNA病毒的RNA干扰机制和病毒的反防御机制提供了新的认识。
 
  论文第一署名单位为南京农业大学,植物保护学院博士生洪浩为论文第一作者,陶小荣教授为通讯作者。植物病毒研究团队朱敏副教授、青年教师李佳博士,植保学院沈丹宇副教授和荷兰瓦赫宁根大学Richard Kormelink副教授等人参与了该项研究。该研究得到国家自然科学杰出青年基金和国家基金重点项目的资助。
 
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