植物中的RNA沉默首先被确定为转基因和病毒感染中的一种转录后机制。它是由病毒或转基因RNA触发的,关键的中间分子包括双链RNA(dsRNA)或Dicer-like(DCL)RNases的发夹RNA底物。在一些系统中,dsRNA是由RNA依赖的RNA聚合酶(RDR)作用于单链RNA分子而产生的。DCL衍生的21-24个核苷酸的RNA一般被称为小RNAs(sRNAs)。这些sRNAs与Argonaute(AGO)蛋白形成核蛋白,并引导它们通过Watson-Crick碱基配对到目标RNA上。AGO蛋白是核酸酶,出现在在典型的RNA沉默中(图1a),sRNA是21个核苷酸长的,这个过程完全是转录后的,靶标RNA在sRNA的第10位对面被裂解,尽管存在变体机制。
2022年6月16日,国际权威学术期刊Nature Reviews Molecular Cell Biology发表了英国剑桥大学David Baulcombe团队的最新相关研究成果,题为Roles of RNA silencing in viral and non-viral plant immunity and in the crosstalk between disease resistance systems的综述论文。
RNA沉默是植物中一个成熟的抗病毒免疫系统,其中小RNA引导Argonaute蛋白到病毒RNA或DNA中的靶标,导致病毒抑制。病毒编码的沉默抑制因子可以对抗这一防御系统。在这篇综述中,科研人员讨论了有关抗病毒RNA沉默的最新发现,包括RNA通过质膜的运动和植物自身和病毒RNA的区分。科研人员还讨论了RNA沉默在植物对非病毒性病原体免疫中的新作用。这种免疫力是通过RNA在囊泡中或以细胞外核蛋白的形式进出被感染的植物细胞而介导的,并且与抗病毒免疫力一样,受到病原体基因组中编码的沉默抑制因子的影响。RNA沉默对一般免疫的另一个影响涉及宿主编码的小RNA,包括microRNAs,它们调节植物先天免疫系统中的NOD样受体和防御信号通路。这些RNA沉默途径形成了一个过程网络,对植物的免疫系统有积极和消极的影响。
图1:各种抗病毒的RNA沉默途径