细胞之间RNAi如何扩散?中国学者最新PNAS文章提出新观点

【字体: 时间:2018年01月29日 来源:生物通

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  研究发现调控植物生长发育的受体蛋白BAM1可以促进细胞之间RNAi的扩散,揭示BAM1在植物抗病毒免疫中的关键作用,使利用生物技术编辑该蛋白以提高作物对病毒抗性提供可能。

  

中国科学院上海生命科学研究院上海植物逆境生物学研究中心Rosa Lozano-Duran研究组的研究成果,以A virus-targeted plant receptor-like kinase promotes cell-to-cell spread of RNAi为题,在线发表在PNAS上。该研究发现调控植物生长发育的受体蛋白BAM1可以促进细胞之间RNAi的扩散,揭示BAM1在植物抗病毒免疫中的关键作用,使利用生物技术编辑该蛋白以提高作物对病毒抗性提供可能。

病毒导致的病害在全世界范围内造成严重的农业生产损失,并成为粮食安全的致命威胁。植物病毒侵染植物细胞并攻击细胞内部组分以便自身复制和传播,最终导致病害发生。

然而,植物细胞已经“学会”了侦查病毒入侵,并通过激发免疫反应来抵抗病毒的侵染。植物抵抗病毒侵染的主要免疫反应机制是RNA interference (RNAi) ,这种机制可以阻断病毒蛋白复制,从而影响病毒侵染的进程。RNAi依赖于小RNA的产生,这些小RNA中含有病毒基因序列的信息,而这些信息可以用促使植物体内的防御系统抵抗病毒的攻击。

RNAi最显著的特征之一是可传递性:小RNA可以在细胞之间移动,借此在机体中传递病毒入侵的警报。小RNA的移动对病毒侵染的防御机制极为关键,因为这使远距离未被侵染的细胞提前进入警戒状态并在病毒到来之前做好防御准备。小RNA迁移的生物学意义与植物病毒侵染防御机制联系密切,但小RNA在细胞间移动的具体机制仍不清楚。

这项研究发现,在植物病毒与宿主细胞的博弈之战中,调控植物生长发育的受体蛋白BAM1可以促进细胞之间RNAi的扩散。BAM1蛋白在细胞中定位于细胞膜和胞间连丝中。胞间连丝是临近细胞间连接的通道,并可能有助于小RNA携带的信息传播。

然而,作为演化过程中宿主和病原菌共同进化的结果,如果一个宿主蛋白在免疫反应中作用突出,致病病原菌也必须不断进化来对抗宿主蛋白的效力。此外,该研究组发现了名为C4的病毒蛋白可以与BAM1结合,C4可以干扰RNAi细胞间的传播。

这一研究为更深入研究RNAi细胞之间的传播机制奠定了基础,并为通过生物工程提高农作物抗病性提供了新思路。

研究工作获得了中科院、国家自然科学基金、中科院“百人计划”、植物与微生物科学联合卓越研究中心的资助。

原文标题:

A virus-targeted plant receptor-like kinase promotes cell-to-cell spread of RNAi


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