O'simliklarda RNKga asoslangan antiviral tug'ma immunitet 1-qism

Annotatsiya:

Xostlarda virusli infektsiyadan himoya qilish uchun bir nechta antiviral immunitetlar ishlab chiqilgan. RNK interferensiyasiga (RNKi) asoslangan antiviral tug'ma immunitet eukaryotlarda evolyutsion tarzda saqlanib qoladi va barcha turdagi viruslarga qarshi muhim rol o'ynaydi. Xost va virus o'rtasidagi qurollanish poygasi paytida ko'plab viruslar virusga qarshi tug'ma immunitetni inhibe qilish uchun RNK suspenziyasining virusli supressorlarini (VSR) ishlab chiqaradi. Bu erda biz o'simliklardagi RNKi asosidagi antiviral tug'ma immunitetning turli bosqichlarida mexanizmni va turli VSRlarning qarshi ta'sirini, asosan Arabidopsis model o'simlikida RNK viruslarini yuqtirishni ko'rib chiqdik. Shuningdek, ushbu sohadagi ba'zi muhim muammolar taklif qilindi va bizning fikrimizcha, saqlanib qolgan virusga qarshi tug'ma immunitetni yanada yoritish kelajakda virusli kasalliklarning oldini olish uchun antiviral strategiyalarning keng spektrini berishi mumkin.

Antiviral immunitet va immunitet o'rtasida yaqin bog'liqlik mavjud.

1. Immunitet viruslarga qarshi asosiy hisoblanadi: Immun tizimi tanadagi eng muhim himoya mexanizmlaridan biridir. Immunitet tizimi viruslarni yo'q qilish, nazorat qilish va tanaga kirishining oldini olish orqali tanani kasalliklardan himoya qiladi. Agar siz kuchli immunitetga ega bo'lsangiz, sizda virusga qarshi immunitet yaxshilanadi va virusli infektsiyalarga qarshi kurashish qobiliyati yaxshilanadi.

2. Virusga qarshi immunitet immunitetning kalitidir: antiviral immun javob immunitet tizimining virusning organizmga kirib borishiga qarshi immunitetini bildiradi. Bu jarayonda tana virusni taniydigan va yo'q qiladigan antikorlar va immunitet hujayralarini ishlab chiqaradi. Ushbu antikorlar va immunitet hujayralari immunitet bilan chambarchas bog'liq bo'lib, immunitet tizimining faoliyatini kuchaytiradi va organizmning viruslarga qarshi kurashish qobiliyatini yaxshilaydi.

3. Immunitet va virusga qarshi immunitet o'zaro bog'liq: Immunitet va virusga qarshi immunitet o'zaro bog'liqdir. Immuniteti zaif bo'lgan odamlarning virusga chidamliligi pasayadi va infektsiyaga va jiddiy oqibatlarga moyil bo'ladi, virusga qarshi immuniteti zaif odamlar esa virus infektsiyasiga moyil bo'lib, immunitet tizimining funktsiyasiga ta'sir qiladi.

Shuning uchun yaxshi immunitetni saqlab qolish virusga qarshi immunitetni yaxshilash va virusli infektsiyani oldini olish mumkin. Ayni paytda, koronaviruslar kabi ba'zi o'ziga xos viruslar uchun vaktsinalar immunitet tizimining virusga qarshi immunitetini faollashtirish va kuchaytirish uchun ham ishlatilishi mumkin. Shuning uchun immunitetni mustahkamlashga e'tibor qaratishimiz kerak. Cistanche immunitetni yaxshilashi mumkin va go'sht aralashmasi turli xil antioksidant moddalarga boy, masalan, vitamin C, karotenoid va boshqalar, erkin radikallarni tozalash, oksidlovchi stressni kamaytirish va immunitet tizimining qarshiligini yaxshilash.

Cistanche tubulosa ekstrakti kukunini bosing

Kalit so‘zlar:

virus; antiviral tug'ma immunitet; RNK; kichik RNK; VSR.

1.Kirish

RNKni o'chirish hodisasi birinchi marta o'simliklarda 1990 yilda petuniyaga xalkon sintaza transgenining kiritilishi endogen homologik genlarning bostirilishiga olib kelganda kuzatilgan [1,2]. 1998 yilda Endryu Fayr va Kreyg Mello ikki zanjirli RNKlar (dsRNK) oqlangan Caenorhabditisda kuchli va o'ziga xos interferensiyaga olib kelishini aniqladilar [3] va 2006 yilda fiziologiya va tibbiyot bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan RNK aralashuvi (RNKi) fenomeni deb nomlashdi. biologiya sohasida inqilob ochdi [3,4]. Ko'pgina tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, RNK eukaryotlarda evolyutsion tarzda saqlanib qolgan va u biologik hodisalarning barcha jihatlarini tartibga solgan [5,6]. RNAi signalizatsiyasi yo'lda ba'zi asosiy komponentlarni aniqlash bilan o'rnatildi.

Kodlanmagan kichik RNK o'z-o'zini to'ldiruvchi yoki ikki zanjirli RNK (dsRNK) tomonidan qo'zg'atilishi va genlarni susaytirishning haqiqiy signali va o'ziga xoslik determinanti sifatida ishlashi aniqlandi. Birlamchi dupleks kichik RNK, mos ravishda, soch turmagi RNK yoki dsRNKni ma'lum bir Dicer yordamida mikroRNK yoki siRNKga qayta ishlash orqali ishlab chiqariladi [7]. Bundan tashqari, ikkilamchi kichik RNK odatda genlarni samarali o'chirish uchun RNKga bog'liq RNK polimeraza (RdRP) tomonidan kuchaytirish orqali ishlab chiqarilishi kerak. Keyin ikki tomonlama kichik RNK barqarorlikni oshirish uchun HEN1 tomonidan metillanadi va effektor Argonaute (AGO) oqsillariga yuklanadi [8]. Ikki tomonlama kichik RNKning o'tish zanjiri AGOlar tomonidan parchalanadi va boshqariladigan zanjir RNK-induktsiyali susturucu kompleksini (RISC) hosil qilish uchun qoladi [9]. Keyinchalik, RISC transkripsiyadan keyingi genlarni o'chirishda (PTGS) degradatsiya yoki translatsiyani inhibe qilishda vositachilik qilish yoki transkripsiya genini o'chirishni (TGS) qo'zg'atish uchun bazani juftlashtirish orqali qo'shimcha RNKni maqsad qiladi.

O'simliklardagi endogen kichik RNKning ikkita asosiy sinfi mavjud: mikroRNKlar (miRNKlar) va siRNKlar [10]. miRNK va siRNK mos ravishda sochli RNK yoki dsRNKni ma'lum bir Dicer tomonidan qayta ishlash natijasida hosil bo'ladi. MiRNK, odatda uzunligi 21 nt, Arabidopsisdagi Dicer-like 1 (DCL1) tomonidan ishlab chiqariladi. Endogen miRNKlar odatda PTGSga vositachilik qiladi va o'simliklarning rivojlanish jarayonlarining barcha jihatlarida muhim rol o'ynaydi.

Bundan tashqari, 21, 22 va 24 nt siRNKlar mos ravishda Arabidopsisda DCL4, DCL2 yoki DCL3 tomonidan ishlab chiqariladi va turli biologik jarayonlarni tartibga soladi. 21 va 22 nt endogen siRNKlar odatda PTGS ga vositachilik qilsa, masalan, barg morfogenezida ishtirok etgan 21 nt tasiRNK, 24 nt endogen siRNKlar asosan DNK metilatsiyasi orqali TGSga vositachilik qiladi.

Patogen infektsiyasida, RNKga asoslangan mikroblarga qarshi immunitetni keltirib chiqaradigan patogen RNKdan olingan siRNKlarning turli o'lchamlari ham xostga qarshilik ko'rsatish uchun ishlab chiqariladi [10,11]. RNKi asosidagi virusga qarshi mudofaa birinchi marta o'simliklarda topilgan [12,13]. Keyin u umurtqasizlar [14] va sutemizuvchilarda [15,16] antiviral immunitetda muhim rol o'ynashi aniqlandi. Transgenlarni o'chirish va endogen genlarni o'chirish bo'yicha topilmalar asosida virusga qarshi immunitetda DCL, AGO va RDR (RNKga bog'liq RNK Polimerazlar) funktsiyasi tavsiflangan.

Endi RNKi asosidagi antiviral tug'ma immunitet deyarli barcha eukaryotlarda RNK yoki DNK viruslarining barcha turlarining tajovuzkorligini oldini olish uchun paydo bo'lishi e'tirof etildi (1-rasm). Boshqa tomondan, ko'plab viruslar, ayniqsa patogen viruslar, RNKi asosidagi antiviral yo'lning turli bosqichlariga hujum qilish uchun VSRlarni kodlash uchun rivojlanadi (1-rasm). VSR ning tarqalishi virusli epidemiyalarga yordam beradi; u shuningdek, RNKi asosidagi antiviral tug'ma immunitetga bo'lgan munosabatimizni ko'r qiladi. Bundan tashqari, VSR o'nlab yillar davomida antiviral yo'lda yangi regulyatorlarni aniqlash uchun klassik genetik skriningdan foydalanishimizga to'sqinlik qildi, to yaqinda to'siqni chetlab o'tish uchun samarali genetik usul ishlab chiqildi [17,18].

Bu erda biz virusli RNKni idrok etish va RNKi asosidagi virusga qarshi mudofaaning boshlanishi, virusli siRNK (siRNK) ishlab chiqarilishi va kuchaytirilishi va virusga qarshi RNK effektori Argonautes funktsiyalarini ko'rib chiqamiz, bu sohadagi so'nggi yutuqlarga e'tibor qaratamiz. Arabidopsis o'simlik modeli bo'yicha mavjud savollarga javob berish. O'simlik xostlari va viruslar o'rtasidagi qurollanish poygasini yaxshiroq tushunish uchun o'simlik viruslarining ba'zi VSRlari va ularning funktsiyalari ham umumlashtirildi. Ushbu sohadagi ba'zi tadqiqot yutuqlari kiritilmasligi mumkinligi uchun uzr so'raymiz.

2. Virusli RNKni idrok etish va RNKi asosidagi antiviral mudofaani boshlash

Viruslar er yuzidagi deyarli eng kichik organizmlar bo'lib, klassik tuzilishga ega bo'lib, unda genetik material, RNK yoki DNK qobiq oqsiliga o'ralgan. Viruslar xostda falaj bo'lishi va xostning materiallari va energiyasidan foydalangan holda ko'payishi kerak. Boshqa mikrobial patogenlardan farqli o'laroq, namunani aniqlash retseptorlari (PRR) xostning hujayra membranasida viruslarni idrok eta olmaydi. Virus xost hujayrasiga kirgandan so'ng, virus replikatsiyalari orqali virusli replikatsiya jarayonida ikki zanjirli virusli RNKlar hosil bo'ladi, mezbon Dicer oqsillari 21-24 nt uzunlikdagi siRNK ishlab chiqarish uchun ikki zanjirli virusli RNKlarni idrok etadi va parchalaydi. Shunday qilib, Dicer oqsili RNKi asosidagi antiviral yo'lni boshlash uchun ishlatiladigan virusli PRR sifatida qaralishi mumkin.

Dicer RNaseIII-ga o'xshash oilaga tegishli va eukaryotlarda yuqori darajada saqlanib qolgan endonukleazaga ega [19]. Arabidopsisda to'rtta Dicerga o'xshash oqsillar (DCL) mavjud: DCL1, DCL2, DCL3 va DCL4. Ularning barchasi beshta domenni o'z ichiga oladi: DExD-helikaz, helikaz-C, noma'lum funktsiyaning 283 domeni (DUF283), Piwi/Argonaute/Zwille (PAZ) domeni, ikkita tandem RNase III domenlari va bir yoki ikkita dsRNA-bog'lovchi domenlar ( dsRBDs) N-terminusdan C-terminusgacha [20] (2-rasm). DCL3 spiral-C domeniga ega emas. Umuman olganda, helikaz domeni dsRNKning yechilishini osonlashtirish uchun ATP gidrolizidan foydalanadi [19,21].

DUF283 domeni yaqinda RNK-RNK tayanch juftligini va RNK ulanishini osonlashtirish uchun tasvirlangan [22,23]. PAZ va ​​RNase III domenlari dsRNK parchalanishi uchun juda muhimdir, PAZ domeni dsRNK va RNase III domenlarining oxirini taniydi va dsRNK iplaridan birini kesadi va PAZ domeni va RNase III domenlari orasidagi masofa uzunlik bilan aniqlanadi. mahsulotlar [22,24]. dsRBD domeni dsRNK ulanishini osonlashtiradi va shuningdek, klassik bo'lmagan yadroviy lokalizatsiya signali bo'lib xizmat qiladi [23].

DCL1 asosan 21 nt mikro-RNK (miRNK) ning biogenez yo'lida ishtirok etadi, ular o'simlik rivojlanishining barcha jihatlarida va o'simliklarning atrof-muhit stimullariga javoblarida muhim rol o'ynaydi [25]. DCL1, DsRNKni bog‘lovchi oqsil 1(DRB1) (HYPONASTIC LEAVES 1, HYL1 nomi bilan ham tanilgan) va SERRATE (SE) pri-miRNKning soch turmagi tuzilishini tanib olish va ketma-ket ravishda pri-miRNKni prekursor miRNKga (oldindan) kesish uchun yadro parchalovchi jismlarni hosil qiladi. -miRNK) va miRNKning etukligi uchun pre-miRNK [21,26]. Yaqinda SE ning fazali bo'linishi Arabidopsisda DCL1 tomonidan miRNKni qayta ishlashni rag'batlantiradigan tana yig'ilishiga yordam berishi haqida xabar berildi [27]; SE-Associated Protein 1, shuningdek, miRNKning biogenezini pri-miRNKni birlashtirish, qayta ishlash va barqarorlikni modulyatsiya qilish orqali rag'batlantiradi [28].

Shu sababli, funktsiyani yo'qotgan DCL1 mutantlari, embrion halokatli va hatto gipomorfik mutant DCL1 ham buzilgan miRNK biogenezi tufayli pleiotropik rivojlanish nuqsonlarini ko'rsatdi [29]. DCL1 bilvosita ba'zi miRNKlarning biogenezini nazorat qilish orqali RNKi asosidagi antiviral tug'ma immunitetda ishlashi mumkin. MiR168 o'simliklarda AGO1 to'planishini salbiy tartibga soladi [30] va miR482 yoki miR6019/miR6020 mos ravishda pomidor yoki tamaki R-genlarining virusga qarshi chidamliligini pasaytiradi [31,32]. DCL1, shuningdek, siRNK ning boshqa DCL vositachiligidagi biogenezini rag'batlantirishi mumkin [33,34].

DCL2 ekzogen ikki zanjirli RNK (dsRNK) molekulalarini yoki tabiiy antisens siRNKlarni Arabidopsisdagi 22-nt siRNKlarga qayta ishlash uchun javobgardir [35,36]. Biroq, DCL2 faqat DCL4 funktsiyasi bekor qilinganda Arabidopsisda RNKi asosidagi antiviral tug'ma immunitetni boshlash uchun subrogatsiya qiladi [37,38]. Qizig'i shundaki, yaqinda o'tkazilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, DCL4 ning sitoplazmatik RNK parchalanish yo'li va funktsiyasi nuqsonli bo'lsa, massiv endogen 22 nt siRNKlar to'planishi mumkin; bu siRNKlar genga xos va global translyatsion repressiyani qo'zg'atishi va pleiotropik o'sish buzilishiga olib kelishi mumkin [39]. Biroq, DCL2 ning bir nechta ortologlari boshqa o'simliklarda mavjud va funktsiyalarga ega bo'lish uchun rivojlanishi mumkin. Misol uchun, tadqiqot shuni ko'rsatdiki, pomidordagi to'rttadan bittasi DCL2 homologi bo'lgan DCL2b pomidorda 22 nt siRNK ishlab chiqarish orqali tomat mozaik virusi (ToMV) infektsiyasiga qarshi muhim rol o'ynagan [40].

DCL3 Arabidopsis [41] da transkripsiya genini susturishda (TGS) RNKga bog'liq DNK metilatsiyasini (RdDM) tartibga solish uchun 24nt siRNK hosil qiladi. Yaqinda DCL{4}}pre-siRNA strukturasi DCL3 yoʻnaltiruvchi ipning fosforlangan adenozini va komplementar zanjirning 30 ta oʻsimtasini aniqlash uchun mos ravishda musbat zaryadlangan choʻntak va aromatik qopqoqdan foydalanganligini aniqladi. . DCL3 ning juftlashgan RNase III domenlari RNKning ikkala ipini kesib, mahsulotning kichik RNK ning aniq uzunligini aniqlaydi [42]. Endogen 24 nt siRNKlar asosan heterokromatin yoki DCL3 tomonidan takroriy ketma-ketlikka boy mintaqadan transpozon suspenziyasini yoki genom barqarorligini saqlab qolish uchun ishlab chiqariladi; 24 nt siRNKlar, shuningdek, DNK viruslari kabi transgen yoki boshqa ekzogen DNKning transkripsiyasini bostiradi [43-45]. DNK virusi infektsiyasidan so'ng DNK metilatsiyasini va virusli DNKning giston modifikatsiyasini modulyatsiya qilish va virusli infektsiyani oldini olish uchun 24 nt vsiRNA ishlab chiqarilganligi xabar qilindi [46,47].

DCL4 o'simlik rivojlanishi uchun juda muhim bo'lgan trans-aktyor siRNK (ta-siRNK) kabi 21 nt siRNK ishlab chiqarish uchun uzoq endogen dsRNKni parchalaydi [48-51]. Arabidopsis dcl4 mutant cho'zilgan, pastga burilgan rozet barglari [51,52] va ko'paygan antosiyanin to'planishi [53,54] fenotipini ko'rsatdi. RNKi asosidagi antiviral tug'ma immunitetda DCL4 virusli infektsiyani oldini olish uchun, ayniqsa Arabidopsis va boshqa o'simliklarda RNK virusini yuqtirgandan so'ng, 21 nt siRNK ishlab chiqarish uchun uzoq virusli dsRNKni idrok etadi va kesadi [49].

Har bir DCL alohida kichik RNK ishlab chiqarish uchun mas'ul bo'lsa-da, ular RNKi asosidagi antiviral tug'ma immunitetda ortiqcha yoki ierarxik tarzda ishlashi mumkin. Masalan, DCL4 DCL vositachiligida 22 nt siRNK ishlab chiqarishni bostirish uchun endogen bostiruvchi sifatida qabul qilingan [39,55]; ammo, DCL2 RNKi asosidagi antiviral tug'ma immunitetda ortiqcha ishlaydi, ayniqsa DCL4 funktsiyasi buzilganda [56]. Shunday qilib, ikkala DCL2 va DCL4 bo'lmasa, virus titrlari keskin oshadi [18,57,58]. Bundan tashqari, DCL4 tomonidan ishlab chiqarilgan 21 nt siRNK ham DNK viruslari infektsiyasidan himoya qilish uchun RdDM yo'lini osonlashtirishi mumkin [41]. DCL2 va DCL3 kartoshka shpindeli tuber viroididan himoya qilishda birgalikda ishlashi kerak [59]. Bundan tashqari, DCL1 DCL2, DCL3 va DCL4 [55,57] bo'lmaganda 21 nt siRNK ishlab chiqarish imkoniyatiga ega.

DsRNK-bog'lovchi (DRB) oqsillari DCLlar tomonidan virusli RNKlarni to'g'ri qabul qilish va kesish uchun ham talab qilinadi [60]. Arabidopsis genomi beshta DRB oqsilini kodlaydi: DRB1/HYL1, DRB2, DRB3, DRB4 va DRB5 [61]. Ularda dsRNK bilan oʻzaro taʼsir qilish uchun - - - - burma va ikkita spiral hosil qiluvchi 70 ga yaqin aminokislotalardan tashkil topgan birdan uchtagacha saqlanib qolgan dsRNKni bogʻlovchi motivlar (dsRBM) mavjud [62,63]. DRBlar kichik RNK biogenezi va antiviral mudofaada o'zlarining maxsus funktsiyalarini bajarish uchun maxsus DCLlar bilan o'zaro ta'sir qiladilar [60]. Misol uchun, DRB1 (HYL1) va DCL1 o'rtasidagi o'zaro ta'sir miRNK biogenezi uchun talab qilinadi va RISC ga yuklanish yo'riqnomasini tanlashda ishtirok etadi [64-66].

DRB4 DCL4 bilan o'zaro ta'sirlanib, siRNKlarni samarali qayta ishlash uchun boshqa turdagi zarb tanasini hosil qiladi. Xabar qilinishicha, DRB4 mutatsiyasi sholg'om sariq mozaika virusi (TYMV) infektsiyasiga qarshi nuqsonli antiviral himoyaga olib kelgan [67]. Drb3 mutant karam barglari jingalak virusi (CaLCuV) va lavlagi jingalak tepa virusi (BCTV) infektsiyasiga juda sezgir edi va drb3 da virus genomining metilatsiyasi sezilarli darajada kamaydi [47]. DRB2 yaqinda keng spektrli antiviral effektor sifatida tavsiflangan; DRB2 ning haddan tashqari ko'payishi turli xil RNK viruslarining to'planishini kamaytirdi, shu jumladan tamaki shitirlashi virusi (TRV), pomidor butasi stunt virusi (TBSV), kartoshka virusi X (PVX) va uzum barglari virusi (GFLV) [68].

3. siRNKni ishlab chiqarish va kuchaytirish

Virusli dsRNKni DCL orqali idrok etish va kesishdan so'ng birlamchi vsiRNK hosil bo'ladi. Shu bilan birga, samarali antiviral mudofaa uchun kuchaytirish orqali etarli ikkilamchi vsiRNK ishlab chiqarilishi kerak. Xost RNKga bog'liq RNK polimeraza (RdRP) oqsillari o'simliklar va Caenorhabditis oqlanganda ikkilamchi vsiRNKni kuchaytirish uchun asosiy omillardir. Ular eksponent ravishda virusli dsRNKni hosil qiladi, bu vsiRNA biogenezi uchun DCL substratlari bo'lib xizmat qiladi, ehtimol shablon sifatida kesilgan virusli RNKlardan foydalanadi [18,69,70].

Arabidopsisda oltita RdRP oqsili mavjud (RDR1 dan RDR6gacha). RDR1, RDR2 va RDR6 hammasi eukaryotik RDRlarning C-terminalli kanonik katalitik DLDGD motivini baham ko'radi va ko'plab o'simlik turlarida ortologlarga ega, RDR3, RDR4 va RDR5 esa katalitik domenda atipik DFDGD aminokislotalar motiviga ega [71]. RDR1, RDR2 va RDR6 Arabidopsis genomidagi tandem-takrorlangan RDR3, RDR4 va RDR5 funktsiyasi aniqlanmagan bo'lsa-da, Arabidopsisda RNAi-ga asoslangan antiviral tug'ma immunitetni nazorat qilish uchun yaxshi namoyish etilgan.

RDR1 virus infektsiyasi [72], viroid [73] yoki salitsil kislotasi bilan davolash [74] bilan qo'zg'atilishi mumkin. RNKi asosidagi antiviral tug'ma immunitetda, ayniqsa RNK viruslari infektsiyasida 21 nt yoki 22 nt siRNKni kuchaytirishi aniqlandi. RDR1 na endogen siRNK biogenezini, na o'simlik rivojlanishini tartibga solmaydi. Biroq, RDR1 o'simliklarda virusga qarshi mudofaaga hissa qo'shishi mumkin bo'lgan yangi mezbon siRNKlar sinfi bo'lgan virus bilan faollashtirilgan endogen siRNK (siRNA) ishlab chiqarishga vositachilik qilgani aniqlandi [72].

RDR6 konstitutsiyaviy ravishda Arabidopsisdagi turli to'qimalarda ifodalanadi. RDR6 nafaqat vsiRNK biogenezini, ayniqsa RNK viruslari infektsiyasidan keyin vositachilik qilish orqali RNKi asosidagi antiviral tug'ma immunitetni rivojlantiradi, balki siRNKlar kabi endogen siRNKning biogeneziga vositachilik qilib, o'simlik rivojlanishini nazorat qiladi [75,76]. RDR6 odatda jarayonlarda hamkorlikda ishlash uchun 3-gen jimjituvchi (SGS3) bostiruvchisi bilan siRNK jismlarini hosil qiladi [77-80]. Shunday qilib, rdr6 mutant va sgs3 mutant virusga qarshi himoya va rivojlanishda bir xil nuqsonlarni ko'rsatadi [78,81-83]. Qizig'i shundaki, RDR6 va miR472 kasalliklarga chidamlilik genlarining transkripsiyadan keyingi nazorati [84] orqali PAMP bilan qo'zg'atilgan immunitetni (PTI) va effektor bilan qo'zg'atilgan immunitetni (ETI) salbiy tartibga solishi va boshqa o'simliklarda meiozda ikki zanjirli uzilish shakllanishiga hissa qo'shishi mumkin. [75]. Bundan tashqari, guruch (Oryza sativa) RDR6 guruch chizig'i virusidan (RSV) himoya qilishda antiviral rol o'ynaydi [85].

RDR2 asosan Pol IV bilan bog'lanib, qisqa dsRNK prekursorlarini transkripsiyalash uchun kompleks hosil qiladi, ular DNK metilatsiyasini yo'naltirish uchun 24 nt siRNK ishlab chiqarish uchun DCL3 tomonidan parchalanadi [86-89], lekin RDR2 ham 23 ta dsRNK ishlab chiqarishi mumkin. DNK metilatsiyasiga vositachilik qilish uchun MIR genlaridan 27 nt kichik RNKlar [90]. RdDM yo'lidagi asosiy komponentlar bo'lgan RDR2, Pol IV va DCL3 24 nt vsiRNA ishlab chiqarishda vositachilik qilgan va geminiviruslar kabi DNK viruslari infektsiyasiga qarshi katta rol o'ynaganligi xabar qilingan [44,45]. Qizig'i shundaki, RDR1 va RDR6 orqali kuchaytirilgan 21 nt siRNK ham RdDM yo'lini osonlashtirishi va o'simliklarning DNK viruslaridan himoyalanishiga hissa qo'shishi mumkin [91,92].

Ikkilamchi vsiRNKni kuchaytirishda ishtirok etgan bir qancha yangi omillar ham yaqinda kashf etildi. ATPaz 2 (ALA2), ALA1 va AVI2 ni tashuvchi antiviral RNKi nuqsonli 1(AVI1)/aminofosfolipidlar bodring mozaik virusi (CMV) mutantidan foydalangan holda mustahkam genetik ekran orqali aniqlandi, unda VSR{7}}b kodonlari boshlanadi. mutatsiyaga uchragan [17,93-95].

Ala1/ala2 yoki avi2 mutantida ikkilamchi vsiRNK ishlab chiqarish keskin kamaydi. ALA1/ALA2 P{5}} tipidagi ATPaz strukturasini o'z ichiga oladi (2-rasm) va o'simliklardagi hujayra membranalari orqali o'ziga xos fosfolipidlarni tashishi mumkin. ALA1 va ALA2 RDR1 va RDR6 bilan ikkilamchi vsiRNK biogenezini rag'batlantirish uchun hamkorlik qilishi mumkin, ehtimol uning substrat fosfolipidining hujayra lokalizatsiyasini aniqlash orqali [17,94]. AVI2 rdr6 3 (ENOR3) ning yangi omil kuchaytiruvchisi sifatida ham nomlandi, chunki u 2b geni oʻchirilgan boshqa CMV mutantidan foydalangan holda rdr6 fonidagi genetik ekran orqali aniqlangan [96]. Arabidopsisdagi taxminiy magniy tashuvchisi AVI2, shuningdek, ikkilamchi siRNK biogeneziga bog'liq bo'lgan RDR1 va RDR6 [93] ni targ'ib qildi. Qizig'i shundaki, yaqinda kalmodulinni bog'laydigan transkripsiya faollashtiruvchisi -3 (CAMTA3) AGO1/2 va DICER-LIKE1 ni barqarorlashtirish uchun bifunksional yadro-2 (BN2) ni faollashtirishi va vsiRNAlarni kuchaytirish uchun RDR6 ni faollashtirishi aniqlandi [97] ].

RDR'lar va ALA1/2 va AVI2 kabi yangi omillar o'simliklar va qurtlarda RNKi asosida samarali antiviral tug'ma immunitet uchun vsiRNKning etarli biogenezini ta'minlash uchun keng tarqalgan. Biroq, RDRlar Drosophila, sichqonlar va odamlarda mavjud emas, ularda yaqinda ekstraxromosomali dumaloq DNK orqali siRNKni kuchaytirish uchun boshqa mexanizm topilgan [21]. Yangi mexanizm o'simliklarda yoki qurtlarda ham mavjudmi, buni tekshirish kerak.

4. RNK ta'sir qiluvchi argonautlarning virusga qarshi funktsiyasi

siRNA RISC hosil qilish uchun AGO effektorlariga yuklanishi kerak, so'ngra RNKi asosidagi antiviral tug'ma immunitetda PTGS yoki TGSga qo'shimcha virus genomlarini maqsad qilib qo'yadi. Effektor AGOlar evolyutsion ravishda saqlanib qolgan va eukariotlarda keng tarqalgan, ammo prokaryotlarda yo'q [98]. Ular antiviral mudofaa funktsiyalaridan tashqari, o'simliklar rivojlanishidagi turli xil biologik progresslarni va o'simliklarning atrof-muhit stimullariga javobini tartibga solishlari ko'rsatildi [98-103]. Kristallografik tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, kanonik eukaryotik AGOlar N-terminal (N) domeni, PIWI-ARGONAUTE-ZWILLE (PAZ) domeni, o'rta (MID) domen, PIWI domeni va noma'lum funktsiyali 1785 (DUF1785) domenlari deb ataladigan besh domenni o'z ichiga oladi. 104,105] (2-rasm).

N domeni 16-pozitsiyadan tashqari hidoyat-maqsad juftligini bloklashi mumkin, PAZ domeni sRNKning 30 uchini taniydi, MID domeni sRNKning 50 ta fosfatini birlashtiradi, PIWI domeni maqsadli RNKni kesish uchun ribonukleaza faolligiga ega [106-108] va Yaqinda DUF1785 domenlarining funktsiyasi mukammal mos keladigan siRNK va miRNK duplekslarini buzishi ko'rsatildi [109]. Birgalikda barcha domenlar sRNK va maqsadli RNK o'rtasida to'g'ri o'chirishni ta'minlash uchun to'g'ri kombinatsiyani osonlashtiradi.

O'nta AGO Arabidopsisda kodlangan [110-113]. AGO1 va AGO2 RNK viruslariga qarshi RNKi vositachiligida virusga qarshi immunitetning asosiy komponentlari hisoblanadi [100]. AGO1, shuningdek, endogen genlar ifodasini modulyatsiya qilish orqali o'simlik rivojlanishining barcha jihatlarini tartibga solish uchun miRNKning effektori sifatida ishlaydi [114-122]. Shunday qilib, 1 ta nokaut mutantlari o'limga olib keladi. Shuning uchun, RNKi asosidagi antiviral tug'ma immunitetdagi AGO1 funktsiyasi faqat oldingi kabi gipomorfik AGO1 mutantlari yordamida tekshirildi1-27, ular hali ham jiddiy rivojlanish nuqsonlarini ko'rsatmoqda [123]. AGO1 dan farqli o'laroq, AGO2 o'simlik rivojlanishini tartibga solishda ishtirok etmaydi va ago2 mutant o'sish va rivojlanishda nuqsonlarni ko'rsatmaydi; AGO2 faqat Arabidopsisdagi o'simliklarning himoyasini tartibga solishi mumkin. Ma'lum bo'lishicha, AGO2 50 A terminali bilan vsiRNKlarni bog'lashni afzal ko'radi va AGO1 U ni afzal ko'radi [124]. AGO2 keng spektrli o'simlik viruslariga qarshilik ko'rsatish uchun talab qilinadi [56,125-128].

Shuningdek, AGO2 ning katalitik faolligi mahalliy va tizimli virusga qarshi faollik uchun zarur ekanligi [125,127], katalitik faollikka ega ago1 mutant esa virusli infektsiyaga moyilligi [123]. AGO2 fitopatogen bakteriya Pseudomonas syringae [129] ga qarshilik ko'rsatishda ishtirok etadi va AGO2 miR393b* bilan bog'lanadi va mikroblarga qarshi PR oqsillarining ekzositozini modulyatsiya qilish uchun MEMB12 ni o'chiradi va antiviral faollikni oshiradi [129]. Shuning uchun AGO1 va AGO2 o'simliklarda virusga qarshi himoyada alohida rol o'ynashi mumkin.

AGO4, AGO6 va AGO9 Arabidopsisdagi RdDM yo'lida ishlaydigan asosiy effektorlardir. AGO4, AGO6 va AGO9 24 nt heteroxromatik kichik aralashuvchi RNKlarni (het-siRNA) bog'lashi va RdDM yo'liga hissa qo'shishi ko'rsatilgan [130,131]. Xabar qilinishicha, AGO4 asosan RdDM modulyatsiyasi orqali DNK viruslarining tajovuzkorligiga qarshi kurashgan, chunki ago4 mutantlari BCTV genomidagi gipermetilatsiyaning susayganligi sababli BCTV infektsiyasiga sezgir bo'lgan [47]. Ajablanarlisi shundaki, ago4 mutantlari RdDM yo'liga bog'liq bo'lmagan mexanizm orqali sholg'om jingalak virusi (TCV), bambuk mozaik virusi (BaMV) va Plantago asiatica mozaik virusi (PlAMV) [132-135] kabi bir nechta RNK viruslariga sezgir. ].

Boshqa AGO effektorlariga kelsak, AGO5 AGO2 bilan birgalikda kartoshka virusi X (PVX) tizimli infektsiyasini kamaytirishda ishtirok etadi, AGO5 esa faqat AGO2 dastlab infektsiyalangan barglarda yengilganida ikkinchi darajali rol o'ynaydi [136]. AGO7 (shuningdek, ZIP nomi bilan ham tanilgan) tasvirga asoslangan kasalliklarni tahlil qilish usuli bilan TCV infektsiyasi paytida hal qiluvchi omil ekanligi aniqlandi [132]. AGO7 shuningdek, miR390 bilan bog'lanishi va endogen siRNKning biogeneziga vositachilik qilishi mumkin [137]. AGO10 AGO1 bilan hamkorlik qiladi va sholg'om mozaik virusi (TuMV) [125] infektsiyasidan gullash to'qimalarini himoya qilishda ortiqcha rol o'ynaydi, bundan tashqari, miR165/166 bilan bog'langan kurtaklar apikal meristema rivojlanishini tartibga solish vazifasini bajaradi [138].

Qizig'i shundaki, guruch va pomidor kabi ba'zi muhim ekinlarda 10 dan ortiq AGO ortologlari topilgan, guruchda 19 ta va pomidorda 15 ta orfolog mavjud. Ular virusga qarshi himoya va rivojlanishda differentsial funktsiyalarga ega bo'lish uchun rivojlanishi mumkin. Misol uchun, guruch chizig'i antivirusi (RSV) bilan kasallanganida, RSV qoplam oqsili (CP) JA to'planishini qo'zg'atadi va AGO18 transkripsiyasini faollashtirish uchun AGO18 promouteriga bevosita bog'lanish uchun JA-javobli transkripsiya omili JAMYBni ko'taradi [139]. AGO18 miR168ni bog'laydi va sekvestr qiladi, bu antiviral jarayon uchun AGO1 to'planishini oshiradi [140]. Boshqa tomondan, AGO18 ROS to'planishini tartibga solish va virus infektsiyasiga qarshi turish uchun miR528 ni afzal ko'radi [141]. Bizning nashr etilmagan ma'lumotlarimiz shuni ko'rsatadiki, pomidordagi ba'zi AGO ortologlari Arabidopsis bilan solishtirganda differentsial funktsiyalarga ega.

5. RNKning virusli supressorlari

Xost o'simliklar va viruslar o'rtasidagi mudofaa va qarshi mudofaa qurollari poygasida viruslar RNKi asosidagi antiviral tug'ma immunitetni inhibe qilish uchun VSR oqsillarini rivojlantiradi. VSRlar saqlanib qolgan antiviral immunitetga qarshi turish uchun RNKi asosidagi antiviral yo'lning turli bosqichlarini maqsad qilib qo'yadi (1-jadval) [142,143].

VSRlarning juda keng tarqalgan qarshi ta'siri siRNK kuchaytirilishiga to'sqinlik qilishdir. Misol uchun, CMV ning 2b, pomidor sariq barglari jingalak Xitoy virusi (TYLCCNV) C1 va guruch sariq stunt virusi (RYSV) P6 ikkilamchi siRNKning RDR1/{4}}bog'liq biogeneziga to'sqinlik qiladi [155,180,185]. Pomidorning sariq barglari jingalak geminivirusining V2 (TYLCV), RSVning P2 va guruchli chiziqli mozaika virusi (RMSV) P4 ikkilamchi siRNKning biogenezini inhibe qilish uchun SGS3 bilan o'zaro ta'sir qiladi [181,182,189]. Geminivirus V2 oqsili, shuningdek, kalmodulin-CAMTA3 o'zaro ta'sirini buzishi aniqlandi, bu esa vsiRNA biogenezini kamaytirish uchun RDR6 ifodasini kamaytiradi [97].

Ba'zi VSRlar virusli dsRNKni idrok etish yoki kesishga to'sqinlik qilishi aniqlandi. Masalan, TCV CP si DCL4 [55] ning parchalanish faolligini inhibe qilishi mumkin va gulkaram mozaik virusining P6 (CaMV) dsRNA ulanishini blokirovka qilish uchun DRB4 bilan o'zaro ta'sir qiladi [154]. Ba'zi VSR'lar, masalan, pomidorning dog'langan solinishi virusi (TSWV) va Hc-Pro kartoshka virusi Y (PVY) ham uzoq virusli dsRNK bilan bog'lanadi, bu DCLlar tomonidan virusli RNKlarni sezish yoki qayta ishlashga to'sqinlik qilishi mumkin. Ba'zi boshqa VSRlar RNKi asosidagi antiviral tug'ma immunitetni inhibe qilish uchun vsiRNAni to'g'ridan-to'g'ri yo'naltirishi mumkin. Masalan, tombusviruslarning mashhur VSR P19 vsiRNKni bog'laydi va sekvestr qiladi, shirin kartoshka xlorotik stunt krinivirusining (SPCSV) RNase III siRNK degradatsiyasini bog'laydi va vositachilik qiladi va qovoq sariq mozaika virusining (ZYMV) HC-Pro siRNAni kamaytiradi. HEN1 tomonidan siRNK metilatsiyasini buzish orqali barqarorlik. Effektiv AGOlarning antiviral funktsiyasini buzish ba'zi VSRlar tomonidan qo'llaniladigan yana bir strategiyadir. Masalan, P{11}} kartoshka bargi virusi (PLRV) AGO1 degradatsiyasiga vositachilik qilishi mumkin, 2b CMV esa AGO1 va AGO4 ga xalaqit berishi va ularning funksiyalarini buzishi mumkin.

Ajablanarlisi shundaki, RNKi asosidagi antiviral tug'ma immunitetga qarshi turadigan yuqoridagi VSRlardan farqli o'laroq, ba'zi VSRlar tomonidan antiviral javoblarni antagonize qilishning boshqa mexanizmlari topildi. Yaqinda o'tkazilgan tadqiqot shuni ko'rsatdiki, VSR p19 retseptorga o'xshash kinaz (RLK) bilan HAR QANDAY MERISTEM 1 (BAM1) va BAM2 bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin, bu RNKni o'chirishning hujayradan hujayraga harakatini inhibe qiladi [193,194]. Pomidor barglari jingalak Guangdong virusining VSR C4 (ToLCGdV) PTGS va teskari metilatsiya vositachiligidagi TGSni bostirish uchun BAM1 bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin [195]. Bundan tashqari, to'plangan dalillar autofagiya bilan modulyatsiyalangan o'simlik-virus o'zaro ta'sirini ko'rsatadi [196,197]. BRCA1 qo'shnisi (NBR1) yuk retseptorlari TuMV ning virusli to'planishini bostirish uchun HC-Pro ni nishonga olishi mumkinligi xabar qilindi [198]. Biroq, B, arpa chizig'i mozaik virusi (BSMV) VSR, ATG7-ATG8 o'zaro ta'sirini buzish va virusli infektsiyani rag'batlantirish uchun AUTOPHAGY PROTEIN7 (ATG7) ga yo'naltirilgan [199].

Endi biz deyarli barcha o'simlik viruslari, ayniqsa patogen o'simlik viruslari bir yoki bir nechta VSRga ega ekanligini bilamiz. VSRlarning mavjudligi viruslar va virusli epidemiyalarning muvaffaqiyatli tajovuzkorligiga yordam beradi; ular, shuningdek, o'simliklar va boshqa eukaryotlarda ajralmas antiviral tug'ma immunitetni qadrlashimizga jiddiy to'sqinlik qiladi.

For more information:1950477648nn@gmail.com