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研究克隆大豆抗花叶病毒基因及阐明了其作用机制
日期:2019-11-25 作者:未知 来源:Plant Biotechnology Journal 点击:
     正链 RNA 病毒在宿主细胞中形成的膜区室中复制其基因组,从而将 dsRNA 复制中间体与植物抗病毒免疫监视系统隔离,使得植物得病。2019 年 9 月 27 日,Nature Communication 在线发表了日本 National Agriculture and Food Research OrganizationAkito Kaga 课题组题为“Soybean antiviral immunity
conferred by dsRNase targets the viral replication complex”的研究论文,该研究克隆了大豆广谱花叶病毒抗性基因 Rsv4 并阐明其作用机制。同时该研究设计了三种植物基因衍生的 dsRNase,培育了对任何正链 RNA 病毒有抗性的农作物的方法。
    真核生物已经进化出多层抗病毒防御系统。其中,双链 RNA 是宿主识别病毒特异性分子的一种模式,可触发先天免疫或 RNA 沉默。在植物中,由病毒或植物内源性 RNA 依赖性 RNA 聚合酶(RdRp)产生的 dsRNA 被 Dicer 样 RNase III 蛋白加工,产生 21 nt-24 nt 的 siRNA。之后将 siRNA 导入 Argonaute 蛋白质中,形成RNA诱导的沉默复合物(RISC),该复合物可以切割与siRNA互补的序列的RNA。
    另一方面,为了抵消宿主的 RNA 沉默,病毒又会编码 RNA 沉默的抑制子,其中许多抑制子与 siRNA 结合并阻止 RISC 的形成。
    大豆花叶病毒(SMV)是一种正链 RNA 病毒,会降低全世界的大豆产量和种子质量。在大豆种质中发现了四个显性的 SMV 抗性基因,并将其引入商业品种。
    Rsv1,Rsv3 和 Rsv5 是菌株特异性的,编码 NB-LRR 蛋白。相反,Rsv4 通过延迟SMV 繁殖的非典型机制赋予 SMV 菌株以广谱抗药性,然而至今未能克隆出基因。
    该研究克隆了大豆广谱大豆花叶病毒抗性基因 Rsv4,研究发现该基因编码具有 dsRNA 降解活性的 RNase H 家族蛋白。进一步发现,Rsv4 的活性位点突变体不能抑制病毒繁殖,并且与感染细胞中的活性病毒 RNA 聚合酶复合物有关。 这些结果表明,Rsv4 进入病毒复制区室并降解病毒 dsRNA。
    此外,该研究还设计了三种植物基因衍生的 dsRNase,它们可以抑制相应目标病毒的繁殖。 这些发现提示了通过融合内源宿主基因来培育对任何靶标正链RNA 病毒有抗性的农作物的方法。
    因此,该研究克隆 Rsv4 基因并阐明其抗性机制。 Rsv4 介导的 SMV 抗性机制加深了我们对病毒-宿主军备竞赛的了解,并激发我们开发一种通过融合内源宿主基因工程改造抗病毒生物的方法。
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