المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على الحمض النووي الريبي في النباتات الجزء الأول

خلاصة:

تم تطوير مناعات متعددة مضادة للفيروسات للدفاع ضد العدوى الفيروسية في العوائل. يتم حفظ المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على تداخل الحمض النووي الريبي (RNAi) تطوريًا في حقيقيات النوى وتلعب دورًا حيويًا ضد جميع أنواع الفيروسات. أثناء سباق التسلح بين المضيف والفيروس ، تطور العديد من الفيروسات مثبطات فيروسية لإسكات الحمض النووي الريبي (VSRs) لتثبيط المناعة الفطرية المضادة للفيروسات. هنا ، قمنا بمراجعة الآلية في مراحل مختلفة في المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على الحمض النووي الريبي في النباتات والتأثيرات المضادة لمختلف VSRs ، بشكل رئيسي عند إصابة فيروسات الحمض النووي الريبي في نبات نبات الأرابيدوبسيس النموذجي. تم أيضًا اقتراح بعض التحديات الحرجة في هذا المجال ، ونعتقد أن زيادة توضيح المناعة الفطرية المحفوظة المضادة للفيروسات قد تنقل مجموعة واسعة من الاستراتيجيات المضادة للفيروسات للوقاية من الأمراض الفيروسية في المستقبل.

هناك علاقة وثيقة بين المناعة المضادة للفيروسات والمناعة.

1. المناعة مفتاح ضد الفيروسات: يعتبر جهاز المناعة من أهم آليات الدفاع في الجسم. يحمي جهاز المناعة الجسم من الأمراض عن طريق تدمير الفيروسات والسيطرة عليها ومنع دخولها إلى الجسم. إذا كان لديك جهاز مناعة قوي ، فسيكون لديك استجابة مناعية أفضل مضادة للفيروسات وقدرة أفضل على محاربة الالتهابات الفيروسية.

2. المناعة المضادة للفيروسات هي مفتاح المناعة: الاستجابة المناعية المضادة للفيروسات تشير إلى الاستجابة المناعية لجهاز المناعة لغزو الفيروس إلى الجسم. في هذه العملية ، ينتج الجسم أجسامًا مضادة وخلايا مناعية تتعرف على الفيروس وتقضي عليه. ترتبط هذه الأجسام المضادة والخلايا المناعية ارتباطًا وثيقًا بالمناعة ، مما يعزز وظيفة الجهاز المناعي ويحسن قدرة الجسم على محاربة الفيروسات.

3. المناعة والمناعة المضادة للفيروسات مترابطتان: إن المناعة والمناعة المضادة للفيروسات مترابطتان. الأشخاص الذين يعانون من ضعف المناعة لديهم ضعف في المقاومة ضد الفيروس ويكونون عرضة للعدوى والعواقب الوخيمة ، في حين أن الأشخاص الذين يعانون من ضعف الاستجابة المناعية المضادة للفيروسات معرضون للعدوى الفيروسية ، مما يؤثر على وظيفة الجهاز المناعي.

لذلك ، فإن الحفاظ على مناعة جيدة يمكن أن يحسن الاستجابة المناعية المضادة للفيروسات ويمنع العدوى الفيروسية. وفي الوقت نفسه ، بالنسبة لبعض الفيروسات المحددة ، مثل فيروسات كورونا ، يمكن أيضًا استخدام اللقاحات لتنشيط وتقوية الاستجابة المناعية المضادة للفيروسات لجهاز المناعة. لذلك ، يجب الانتباه إلى تعزيز الحصانة. يمكن لـ Cistanche تحسين المناعة ، ومزيج اللحوم غني بمجموعة متنوعة من المواد المضادة للأكسدة ، مثل فيتامين C ، والكاروتينويد ، وما إلى ذلك ، والتي يمكن أن تزيل الجذور الحرة ، وتقلل من الإجهاد التأكسدي ، وتحسن مقاومة جهاز المناعة.

انقر فوق cistanche tubulosa استخراج مسحوق

الكلمات الدالة:

فايروس؛ المناعة الفطرية المضادة للفيروسات. رني. RNA صغير VSR.

1 المقدمة

لوحظت ظاهرة إسكات الحمض النووي الريبي (RNA) لأول مرة في النباتات في عام 1990 عندما أدى إدخال التحوير الجيني chalcone synthase إلى البطونية إلى قمع الجينات المتجانسة الذاتية [1،2]. في عام 1998 ، اكتشف Andrew Fire و Craig Mello أن الحمض النووي الريبي مزدوج الشريطة (dsRNA) تسبب في تداخل قوي ومحدد في التهاب Caenorhabditis الأنيق [3] ووصف ظاهرة تداخل الحمض النووي الريبي (RNAi) ، التي فازت بجائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء والطب في عام 2006 و فتحت ثورة في مجال علم الأحياء [3،4]. أظهرت العديد من الدراسات أن الحمض النووي الريبي تم حفظه تطوريًا في حقيقيات النوى ، وأنه ينظم جميع جوانب الأحداث البيولوجية [5،6]. تم إنشاء إشارات RNAi مع تحديد بعض المكونات الرئيسية في المسار.

وقد وجد أن الحمض النووي الريبي الصغير غير المشفر يتم تشغيله إما عن طريق الحمض النووي الريبي التكميلي أو مزدوج الشريطة (dsRNA) ويعمل كإشارة حقيقية ومحدد للخصوصية لإسكات الجينات. يتم إنتاج الحمض النووي الريبي الصغير المزدوج الأساسي ، على التوالي ، عن طريق معالجة RNA أو dsRNA لدبابيس الشعر إلى microRNA أو siRNA باستخدام Dicer محدد [7]. بالإضافة إلى ذلك ، يحتاج الحمض النووي الريبي الصغير الثانوي عادةً إلى إنتاجه من خلال التضخيم بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي الريبي (RdRP) لإسكات الجينات بكفاءة. يمكن بعد ذلك ميثلة الرنا الصغير المزدوج بواسطة HEN1 لزيادة الاستقرار ويتم تحميله في بروتينات Argonaute (AGO) المستجيب [8]. يتحلل خيط الممر من الحمض النووي الريبي الصغير المزدوج بواسطة AGOs ، وسيظل الخيط الموجه لتشكيل مجمع الإسكات الناجم عن الحمض النووي الريبي (RISC) [9]. ثم يستهدف RISC الحمض النووي الريبي التكميلي عن طريق الاقتران الأساسي للتوسط في التحلل أو تثبيط الترجمة في إسكات الجينات بعد النسخ (PTGS) أو تحفيز إسكات جينات النسخ (TGS).

هناك فئتان رئيسيتان من الحمض النووي الريبي الصغير الداخلي في النباتات: الرنا الميكروي (ميرناس) وسيرنا [10]. يتم إنتاج miRNAs و siRNA ، على التوالي ، من معالجة RNA دبوس الشعر أو dsRNA بواسطة مقامر محدد. يتم إنتاج ميرنا ، الذي يبلغ طوله عادة 21 نيوتن ، بواسطة Dicer-like 1 (DCL1) في Arabidopsis. عادة ما تتوسط miRNAs الذاتية المنشأ PTGS وتلعب دورًا أساسيًا في جميع جوانب عمليات نمو النبات.

علاوة على ذلك ، يتم إنتاج 21 و 22 و 24 nt siRNAs ، على التوالي ، بواسطة DCL4 أو DCL2 أو DCL3 في Arabidopsis وتنظم أيضًا العمليات البيولوجية المختلفة. في حين أن siRNAs الذاتية 21 و 22 nt تتوسط عادةً PTGS ، مثل 21 nt tasiRNA المتضمن في تشكل الأوراق ، تتوسط 24 nt ssRNAs الداخلية بشكل أساسي TGS من خلال مثيلة الحمض النووي.

عند الإصابة بالعوامل الممرضة ، يتم أيضًا إنتاج أحجام مختلفة من siRNAs المشتقة من الحمض النووي الريبي (RNA) للحث على مناعة مضادات الميكروبات القائمة على الحمض النووي الريبي لمنح مقاومة المضيف [10،11]. تم اكتشاف الدفاع المضاد للفيروسات القائم على الحمض النووي الريبي (RNAi) لأول مرة في النباتات [12 ، 13]. ثم وجد أنه يلعب دورًا حيويًا في المناعة المضادة للفيروسات في اللافقاريات [14] والثدييات [15،16]. بناءً على النتائج في إسكات الجينات المحورة وإسكات الجينات الذاتية ، تم تمييز وظيفة DCLs و AGOs و RDRs (RNA المعتمد على RNA) في المناعة المضادة للفيروسات.

من المسلم به الآن أن المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على الحمض النووي الريبي سيتم تحفيزها لمنع عدوان جميع أنواع فيروسات الحمض النووي الريبي أو الحمض النووي الريبي في جميع حقيقيات النوى تقريبًا (الشكل 1). من ناحية أخرى ، تتطور العديد من الفيروسات ، وخاصة الفيروسات المسببة للأمراض ، لتشفير VSRs لمهاجمة الخطوات المختلفة للمسار المضاد للفيروسات المستند إلى RNAi (الشكل 1). يساهم انتشار VSR في الأوبئة الفيروسية ؛ كما أنه يعمي تقديرنا للمناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على الحمض النووي الريبي. بالإضافة إلى ذلك ، أعاقتنا VSR أيضًا من استخدام الفحص الجيني الكلاسيكي لتحديد المنظمين الجدد في المسار المضاد للفيروسات لعقود حتى وقت قريب تم تطوير طريقة وراثية فعالة لتجاوز الحاجز [17 ، 18].

هنا ، سنراجع تصور الحمض النووي الريبي الفيروسي وبدء الدفاع المضاد للفيروسات القائم على الحمض النووي الريبي ، وإنتاج وتضخيم سيرنا الفيروسي (سيرنا) ووظائف المستجيب آرني المضاد للفيروسات ، مع التركيز على التقدم الأخير في هذا المجال ، تحدي الأسئلة الحالية على نموذج نبات أرابيدوبسيس. تم أيضًا تلخيص بعض VSRs لفيروسات النبات ووظائفها من أجل فهم أفضل لسباق التسلح بين مضيفات النبات والفيروسات. نأسف لأن بعض الأبحاث التي تقدم في هذا المجال قد لا يتم تضمينها.

2. تصور الحمض النووي الريبي الفيروسي وبدء الدفاع المضاد للفيروسات القائم على الحمض النووي الريبي

الفيروسات هي أصغر الكائنات الحية على وجه الأرض تقريبًا ، ولها بنية كلاسيكية يتم فيها تعبئة المادة الجينية ، RNA أو DNA ، في بروتين غلاف. تحتاج الفيروسات إلى الشلل في العائل ونشرها باستخدام مواد وطاقة العائل. على عكس مسببات الأمراض الميكروبية الأخرى ، لم يتم العثور على مستقبلات التعرف على الأنماط (PRRs) لإدراك الفيروسات على غشاء الخلية للمضيف. بعد أن يدخل الفيروس إلى الخلية المضيفة ، سيتم إنتاج الحمض النووي الريبي الفيروسي مزدوج الشريطة أثناء تكاثر الفيروس من خلال التكرارات الفيروسية ، وسوف تدرك بروتينات Dicer وتقسيم الحمض النووي الريبي الفيروسي مزدوج الشريطة لإنتاج 21-24 nt أطوال من siRNA. وبالتالي ، يمكن اعتبار بروتين Dicer على أنه PRR الفيروسي المستخدم لبدء المسار المضاد للفيروسات المستند إلى RNAi.

ينتمي Dicer إلى عائلة شبيهة بـ RNaseIII وقد احتفظ بدرجة عالية من نوكلياز داخلي في حقيقيات النوى [19]. في Arabidopsis ، هناك أربعة بروتينات تشبه Dicer (DCL): DCL1 و DCL2 و DCL3 و DCL4. تحتوي جميعها على خمسة نطاقات هي DExD-heliase و heliase-C ومجال الوظيفة غير المعروفة 283 (DUF283) ومجال Piwi / Argonaute / Zwille (PAZ) ومجالان مترادفان RNase III ومجال واحد أو اثنين من مجالات ربط dsRNA ( dsRBDs) من الطرف N إلى الطرف C [20] (الشكل 2). لا يحتوي DCL3 على مجال heliase-C. بشكل عام ، يستخدم مجال هليكاز التحلل المائي ATP لتسهيل فك الرنا المزدوج الجديلة [19 ، 21].

تم وصف مجال DUF283 مؤخرًا لتسهيل اقتران قاعدة RNA-RNA وربط RNA [22،23]. تعد مجالات PAZ و RNase III حيوية لانقسام الرنا المزدوج الجديلة ، ويتعرف مجال PAZ على نهاية مجالات dsRNA و RNase III ويقطع أحد خيوط dsRNA ، ويتم تحديد المسافة بين مجال PAZ ومجالات RNase III حسب الطول من المنتجات [22،24]. يسهل مجال dsRBD ربط dsRNA ويعمل أيضًا كإشارة توطين نووي غير كلاسيكية [23].

يشارك DCL1 بشكل أساسي في مسار التولد الحيوي لـ 21 nt micro-RNAs (miRNA) ، والتي تلعب أدوارًا أساسية في جميع جوانب تطور النبات واستجابات النبات للمحفزات البيئية [25]. DCL1 ، بروتين ربط DsRNA 1 (DRB1) (المعروف أيضًا باسم HYPONASTIC LEAVES 1 ، HYL1) ، و SERRATE (SE) يشكلون أجسامًا مكعبة نوويًا للتعرف على بنية دبوس الشعر لـ pri-miRNA وقطع pri-miRNA بالتسلسل إلى السلائف ميرنا (قبل -مرنا) وما قبل ميرنا لتنضج ميرنا [21،26]. تم الإبلاغ مؤخرًا عن أن الفصل الطوري لـ SE يؤدي إلى تجميع جسم التكعيب ويعزز معالجة ميرنا بواسطة DCL1 في Arabidopsis [27] ؛ يعزز البروتين المرتبط بـ SE- 1 أيضًا التكوّن الحيوي للـ mRNA عن طريق تعديل التضفير والمعالجة والثبات [28].

لذلك ، فإن طفرات DCL1 لفقدان الوظيفة ، والقاتلة الجنينية ، وحتى DCL1 المتحولة صغيرة الشكل ، أظهرت أيضًا عيوبًا تنموية متعددة التوجه بسبب التكوُّن الحيوي للـ miRNA المعطل [29]. قد يعمل DCL1 بشكل غير مباشر في المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على الحمض النووي الريبي من خلال التحكم في التكوّن الحيوي لبعض الجزيئات المجهرية. تم الإبلاغ عن أن miR168 ينظم بشكل سلبي تراكم AGO1 في النباتات [30] ، و miR482 أو miR6019 / miR6020 ، على التوالي ، يقلل من مقاومة الجينات R المضادة للفيروسات في الطماطم أو التبغ [31،32]. يمكن أن يعزز DCL1 أيضًا التولد الحيوي الآخر بوساطة DCLs لـ siRNA [33،34].

DCL2 هو المسؤول عن معالجة جزيئات الحمض النووي الريبي (dsRNA) الخارجية مزدوجة الشريطة أو siRNAs الطبيعية المضادة للترسبات في 22- nt siRNAs في Arabidopsis [35،36]. ومع ذلك ، فإن DCL2 بدائل فقط لبدء المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على الحمض النووي الريبي في الأرابيدوبسيس عندما يتم إلغاء وظيفة DCL4 [37 ، 38]. ومن المثير للاهتمام أن الدراسات الحديثة أظهرت أنه يمكن تراكم 22 nt siRNAs الداخلية الضخمة عندما يكون مسار اضمحلال الحمض النووي الريبي السيتوبلازمي ووظيفة DCL4 معيبين ؛ يمكن أن تؤدي هذه الرنا الصغيرة إلى قمع انتقالي خاص بالجينات وعالمي وتؤدي إلى اضطرابات النمو متعددة الاتجاهات [39]. ومع ذلك ، يوجد العديد من أطباء تقويم العظام من DCL2 في نباتات أخرى ويمكن أن يتطوروا لامتلاك وظائف. على سبيل المثال ، أوضحت دراسة أن DCL2b ، متجانس DCL2 واحد من أصل أربعة في الطماطم ، لعب دورًا حيويًا ضد عدوى فيروس فسيفساء الطماطم (ToMV) من خلال إنتاج 22 nt siRNA في الطماطم [40].

يولد DCL3 24nt siRNAs لتنظيم مثيلة الحمض النووي المعتمد على الحمض النووي الريبي (RdDM) في إسكات الجين النسخي (TGS) في نبات الأرابيدوبسيس [41]. مؤخرًا ، كشفت بنية DCL 3- السابقة لـ siRNA أن DCL3 يستخدم جيبًا موجب الشحنة وغطاءًا عطريًا للتعرف على 50 - الأدينوزين الفسفوري للخيط التوجيهي و 30 نتوءًا من الشريط التكميلي . تقطع نطاقات RNase III المقترنة في DCL3 كلا خيطي RNA ، وتحدد الطول الدقيق لمنتج RNA الصغير [42]. يتم إنتاج 24 nt siRNAs الذاتية بشكل أساسي من الهيتروكروماتين أو المنطقة الغنية بالتسلسل المتكرر بواسطة DCL3 للحفاظ على إسكات الينقولات أو استقرار الجينوم ؛ 24 nt siRNAs تقوم أيضًا بقمع نسخ الجين المحور أو الدنا الخارجي الآخر ، مثل فيروسات الدنا [43-45]. تم الإبلاغ عن أنه بعد الإصابة بفيروس DNA ، تم إنتاج 24 nt vsiRNAs لتعديل مثيلة الحمض النووي وتعديل هيستون للحمض النووي الفيروسي ومنع العدوى الفيروسية [46،47].

يشق DCL4 dsRNA طويلًا داخليًا لإنتاج 21 nt siRNAs ، مثل siRNAs العابرة المفعول (ta-siRNAs) ، والتي تعتبر ضرورية لتطوير النبات [48-51]. أظهر Arabidopsis dcl4 mutant نمطًا ظاهريًا للأوراق الوردية الممدودة المتعرجة لأسفل [51،52] وتراكم الأنثوسيانين المعزز [53،54]. في المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على الحمض النووي الريبي ، يدرك DCL4 ويقطع دسرنا الفيروسي الطويل لإنتاج 21 nt siRNA لمنع العدوى الفيروسية ، خاصة بعد الإصابة بفيروس RNA في نبات الأرابيدوبسيس والنباتات الأخرى [49].

على الرغم من أن كل DCL مسؤول عن إنتاج RNA صغير مميز ، إلا أنه قد يعمل بشكل متكرر أو هرمي في المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على RNAi. على سبيل المثال ، تم اعتبار DCL4 كمثبط داخلي لقمع الإنتاج الوسيط لـ DCL 2- لـ 22 nt siRNAs [39،55] ؛ ومع ذلك ، يعمل DCL2 بشكل متكرر في المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على الحمض النووي الريبي ، خاصةً عندما تكون وظيفة DCL4 معرضة للخطر [56]. وبالتالي ، في حالة عدم وجود كل من DCL2 و DCL4 ، ستزداد عيارات الفيروس بشكل كبير [18،57،58]. علاوة على ذلك ، يمكن أن يسهل 21 nt siRNA الذي ينتجه DCL4 أيضًا مسار RdDM للدفاع ضد عدوى فيروسات الدنا [41]. يحتاج DCL2 و DCL3 إلى العمل معًا في الدفاع ضد درنات مغزل البطاطس الفيروسية [59]. بالإضافة إلى ذلك ، لدى DCL1 القدرة على إنتاج 21 nt siRNA في غياب DCL2 و DCL3 و DCL4 [55،57].

البروتينات المرتبطة بـ DsRNA (DRB) مطلوبة أيضًا من أجل الإدراك الصحيح وتقطيع الحمض النووي الريبي الفيروسي بواسطة DCLs [60]. يشفر جينوم أرابيدوبسيس خمسة بروتينات DRB: DRB1 / HYL1 و DRB2 و DRB3 و DRB4 و DRB5 [61]. تحتوي على واحد إلى ثلاثة أشكال محفوظة لربط الرنا المزدوج الجديلة (dsRBMs) ، والتي تتكون من حوالي 70 من الأحماض الأمينية ، وتشكل - - - - طيات وذيلتين للتفاعل مع الرنا المزدوج الجديلة [62،63]. تتفاعل DRBs مع DCLs محددة لتنفيذ وظيفتها الخاصة في التكوين الحيوي الصغير للحمض النووي الريبي والدفاع المضاد للفيروسات [60]. على سبيل المثال ، يكون التفاعل بين DRB1 (HYL1) و DCL1 مطلوبًا للتكوين الحيوي للـ miRNA ويشارك في اختيار تحميل حبلا الدليل في RISC [64-66].

يتفاعل DRB4 مع DCL4 لتشكيل نوع آخر من هيئة التكعيب من أجل المعالجة الفعالة لـ siRNAs. تم الإبلاغ عن أن طفرة DRB4 أدت إلى خلل في الدفاع المضاد للفيروسات ضد الإصابة بفيروس الفسيفساء الأصفر اللفت (TYMV) [67]. كان متحور drb3 شديد الحساسية لفيروس تجعيد أوراق الملفوف (CaLCuV) وعدوى فيروس قمة البنجر (BCTV) ، وتم تقليل مثيلة الجينوم الفيروسي بشكل كبير في drb3 [47]. تم وصف DRB2 مؤخرًا كمستجيب مضاد للفيروسات واسع الطيف ؛ أدى الإفراط في التعبير عن DRB2 إلى انخفاض تراكم العديد من فيروسات RNA المختلفة ، بما في ذلك فيروس حشرجة التبغ (TRV) ، وفيروس حيلة الطماطم (TBSV) ، وفيروس البطاطس X (PVX) ، وفيروس ورق العنب (GFLV) [68].

3. إنتاج وتضخيم سيرنا

بعد إدراك وتقطيع الحمض الريبي النووي الريبي الفيروسي من خلال DCL ، سيتم إنتاج vsiRNA الأولي. ومع ذلك ، يجب إنتاج vsiRNA الثانوي الكافي من خلال التضخيم للدفاع الفعال المضاد للفيروسات. تعد بروتينات RNA Polymerase (RdRP) المعتمدة على الحمض النووي الريبي من العوامل الأساسية لتضخيم vsiRNA الثانوي في النباتات و Caenorhabditis الأنيق. إنهم يولدون أضعافًا مضاعفة الحمض الريبي النووي النقال الفيروسي ، والذي يعمل كركائز DCLs للتكوين الحيوي vsiRNA ، ربما باستخدام الحمض النووي الريبي الفيروسي المبتور كقوالب [18،69،70].

هناك ستة بروتينات RdRP في نبات الأرابيدوبسيس (RDR1 إلى RDR6). تشترك كل من RDR1 و RDR2 و RDR6 في نموذج DLDGD التحفيزي الأساسي للطرف C الخاص بـ RDRs حقيقية النواة ولديها مقويم في العديد من الأنواع النباتية ، بينما تشترك RDR3 و RDR4 و RDR5 في نموذج الأحماض الأمينية DFDGD غير النمطي في المجال التحفيزي [71]. تم إثبات RDR1 و RDR2 و RDR6 جيدًا للتحكم في المناعة الفطرية المضادة للفيروسات المستندة إلى RNAi في نبات الأرابيدوبسيس ، على الرغم من عدم تحديد وظيفة RDR3 و RDR4 و RDR5 المتكرر في جينوم الأرابيدوبسيس.

يمكن أن يحدث RDR1 عن طريق العدوى بالفيروس [72] ، الفيروس [73] ، أو العلاج بحمض الساليسيليك [74]. تم العثور على تضخيم 21 nt أو 22 nt siRNA في المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على RNAi ، خاصة عند إصابة فيروسات RNA. لا ينظم RDR1 التكوّن الحيوي الداخلي لـ siRNA أو تطوير النبات. ومع ذلك ، فقد وجد أن RDR1 توسط في إنتاج siRNA الذاتية التي تنشط بالفيروس (siRNA) ، وهي فئة جديدة من siRNAs المضيفة التي قد تساهم في الدفاع المضاد للفيروسات في النباتات [72].

يتم التعبير عن RDR6 بشكل أساسي في أنسجة مختلفة في نبات الأرابيدوبسيس. لا يعزز RDR6 المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على الحمض النووي الريبي من خلال التوسط في التكوُّن الحيوي لـ vsiRNA ، خاصة بعد الإصابة بفيروسات الحمض النووي الريبي ، ولكنه يتحكم أيضًا في نمو النبات عن طريق التوسط في التكوُّن الحيوي لـ siRNA الذاتية ، مثل siRNAs [75،76]. عادة ما يشكل RDR6 أجسام siRNA مع مثبط لإسكات الجين 3 (SGS3) للعمل بشكل تعاوني في العمليات [77-80]. وهكذا ، فإن متحولة rdr6 و sgs3 mutant تظهران نفس العيوب في الدفاع والتطوير المضاد للفيروسات [78،81-83]. ومن المثير للاهتمام ، أن RDR6 و miR472 قد ينظمان أيضًا بشكل سلبي المناعة المحفزة بـ PAMP (PTI) والمناعة المحرضة للمستجيب (ETI) من خلال التحكم بعد النسخ في الجينات المقاومة للأمراض [84] ويساهمان في تكوين كسر مزدوج الخيط في الانقسام الاختزالي في النباتات الأخرى [75]. إلى جانب ذلك ، يلعب الأرز (Oryza sativa) RDR6 دورًا مضادًا للفيروسات في الدفاع ضد فيروس شريط الأرز (RSV) [85].

يرتبط RDR2 بشكل أساسي بـ Pol IV لتشكيل معقد لنسخ سلائف dsRNA القصيرة ، والتي يتم قطعها بواسطة DCL3 لإنتاج 24 nt siRNAs لتوجيه مثيلة الحمض النووي [86 - 89] ، على الرغم من أن RDR2 قد يكون قادرًا أيضًا على توليد 23 إلى 27 nt RNAs صغير من جينات MIR للتوسط في مثيلة الحمض النووي [90]. تم الإبلاغ عن أن RDR2 و Pol IV و DCL3 ، المكونات الأساسية في مسار RdDM ، توسطت في إنتاج 24 nt vsiRNA ولعبت أدوارًا رئيسية ضد عدوى فيروسات الحمض النووي ، مثل الفيروسات الجيمينية [44،45]. ومن المثير للاهتمام ، أن تضخيم 21 nt siRNA من خلال RDR1 و RDR6 يمكن أيضًا أن يسهل مسار RdDM ويساهم في دفاع النبات ضد فيروسات الحمض النووي [91،92].

تم اكتشاف العديد من العوامل الجديدة التي تشارك في تضخيم vsiRNA الثانوي مؤخرًا. تم التعرف على مضاد الفيروسات RNAi-المعيب 1 (AVI1) / أمينوفوسفوليبيد الذي ينقل ATPase 2 (ALA2) و ALA1 و AVI2 من خلال شاشة جينية أمامية قوية باستخدام متحولة فيروس فسيفساء الخيار (CMV) والتي تبدأ فيها أكواد VSR -2 ب تحورت [17،93-95].

في متحولة ala1 / ala2 أو avi2 ، تم تقليل إنتاج vsiRNAs الثانوية بشكل كبير. يحتوي ALA1 / ALA2 على هيكل نموذجي من النوع P 4- من النوع ATPase (الشكل 2) وقد ينقل الدهون الفوسفورية المحددة عبر الأغشية الخلوية في النباتات. يمكن أن يتعاون ALA1 و ALA2 مع RDR1 و RDR6 لتعزيز التكوُّن الحيوي الثانوي vsiRNA ، ربما عن طريق تحديد التوطين الخلوي لركيزة الفسفوليبيد [17،94]. تم تسمية AVI2 أيضًا كمُحسِّن جديد لعامل rdr 6 3 (ENOR3) نظرًا لأنه تم تحديده أيضًا من خلال شاشة جينية من خلفية rdr6 باستخدام طفرة CMV أخرى حيث تم حذف الجين 2b [96]. عزز AVI2 ، وهو ناقل مغنيسيوم مفترض في نبات الأرابيدوبسيس ، أيضًا RDR1 و RDR6 المعتمدين على التكوين الحيوي لـ siRNA الثانوي المعتمد على سيرنا [93]. ومن المثير للاهتمام ، أنه تم العثور مؤخرًا على منشط النسخ المرتبط بالهدمودولين -3 (CAMTA3) لتنشيط نوكلياز ثنائي الوظيفة -2 (BN2) لتثبيت AGO1 / 2 و DICER-LIKE1 ولتفعيل RDR6 لتضخيم vsiRNAs [97 ].

يتم حفظ RDRs والعوامل الجديدة مثل ALA1 / 2 و AVI2 على نطاق واسع في النباتات والديدان لضمان التكاثر الحيوي الكافي لـ vsiRNA من أجل المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على RNAi. ومع ذلك ، فإن RDRs غائبة في ذبابة الفاكهة والفئران والبشر ، حيث تم اكتشاف آلية مختلفة مؤخرًا لتضخيم siRNA من خلال DNA دائري خارج الصبغيات [21]. لا يزال يتعين التحقيق فيما إذا كانت الآلية الجديدة موجودة أيضًا في النباتات أو الديدان.

4. الوظيفة المضادة للفيروسات لـ RNAi Effector Argonautes

يجب تحميل siRNA على مؤثرات AGO لتشكيل RISC ، ثم استهداف الجينومات الفيروسية التكميلية لـ PTGS أو TGS في المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على RNAi. يتم حفظ AGOs المستجيب تطوريًا وانتشارها في حقيقيات النوى ، على الرغم من عدم وجودها في بدائيات النوى [98]. تم إثبات أنها تنظم مجموعة متنوعة من التقدم البيولوجي في تطور النبات واستجابة النبات للمحفزات البيئية [98-103] ، بالإضافة إلى وظائفها في الدفاع المضاد للفيروسات. أظهرت الدراسات البلورية أن AGOs الكنسية حقيقية النواة تحتوي على خمسة مجالات تسمى المجال N-terminal (N) ، ومجال PIWI-ARGONAUTE-ZWILLE (PAZ) ، والمجال الأوسط (MID) ، ومجال PIWI ، ومجال الوظيفة غير المعروفة 1785 (DUF1785) [ 104105] (الشكل 2).

قد يحظر المجال N الاقتران بالهدف المرشد يتجاوز الموضع 16 ، ويتعرف مجال PAZ على 30 طرفًا من sRNA ، ويرسي مجال MID 50 فوسفاتًا من sRNA ، ويمتلك مجال PIWI نشاط ريبونوكلياز لتقطيع RNA الهدف [106-108] ، و أظهر مؤخرًا أن وظيفة مجالات DUF1785 تؤدي إلى إضعاف مطابقة سيرنا المزدوجة المثالية وميزان ميرنا [109]. معًا ، تسهل جميع المجالات الجمع الصحيح بين الحمض النووي الريبي (sRNA) والحمض النووي الريبي (RNA) المستهدف لضمان الإسكات المناسب.

تم ترميز عشرة AGOs في Arabidopsis [110-113]. AGO1 و AGO2 هما المكونان الرئيسيان للمناعة المضادة للفيروسات بوساطة RNAi ضد فيروسات RNA [100]. يعمل AGO1 أيضًا كمستجيب للـ miRNA لتنظيم جميع جوانب تطور النبات من خلال تعديل التعبير عن الجينات الذاتية [114-122]. وهكذا منذ 1 طفرات بالضربة القاضية قاتلة. لذلك ، تم فحص وظيفة AGO1 في المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على RNAi فقط باستخدام طفرات AGO1 ناقصة الشكل ، مثل ما قبل 1-27 ، والتي لا تزال تظهر عيوبًا تطورية شديدة [123]. على عكس AGO1 ، لا يشارك AGO2 في تنظيم تطوير النبات ، ولا يُظهر متحور ago2 عيوبًا في النمو والتنمية ؛ قد ينظم AGO2 فقط دفاع النبات في نبات الأرابيدوبسيس. أفيد أن AGO2 يفضل ربط vsiRNAs بـ 50 محطة A ويفضل AGO1 على U [124]. AGO2 مطلوب لمقاومة طيف واسع من فيروسات النبات [56125-128].

تم الإبلاغ أيضًا عن أن النشاط التحفيزي لـ AGO2 كان ضروريًا للنشاط المضاد للفيروسات الموضعية والجهازية [125127] ، في حين أن المتحولة السابقة 1 ذات النشاط التحفيزي السليم كانت عرضة للعدوى الفيروسية [123]. يشارك AGO2 أيضًا في مقاومة البكتيريا المسببة للأمراض النباتية Pseudomonas syringae [129] ، ويربط AGO2 مع miR393b * ويصمت MEMB12 لتعديل إفراز بروتينات PR المضادة للميكروبات وزيادة النشاط المضاد للفيروسات [129]. لذلك ، قد يلعب AGO1 و AGO2 أدوارًا مميزة في الدفاع المضاد للفيروسات في النباتات.

AGO4 و AGO6 و AGO9 هي المؤثرات الرئيسية التي تعمل في مسار RdDM في Arabidopsis. تم إظهار AGO4 و AGO6 و AGO9 لربط 24 nt متغاير اللون من الحمض النووي الريبي المتداخل الصغير (het-siRNAs) والمساهمة في مسار RdDM [130،131]. تم الإبلاغ عن أن AGO4 كافح بشكل أساسي عدوان فيروسات الحمض النووي من خلال تعديل RdDM ، كما ورد في التقارير أنه قبل 4 طفرات كانت عرضة للإصابة بـ BCTV بسبب تناقص فرط الميثيل على جينوم BCTV [47]. من المثير للدهشة أن 4 طفرات معرضة للعديد من فيروسات الحمض النووي الريبي ، مثل فيروس تجعد اللفت (TCV) ، وفيروس فسيفساء الخيزران (BaMV) ، وفيروس فسيفساء بلانتاجو الآسيوي (PlAMV) [132-135] من خلال آلية مستقلة عن مسار RdDM [135] ].

أما بالنسبة لمستجيبات AGO الأخرى ، فإن AGO5 مع AGO2 يشاركان في الحد من العدوى الجهازية بفيروس البطاطس X (PVX) ، بينما يلعب AGO5 دورًا ثانويًا فقط عندما يتم التغلب على AGO2 في الأوراق المصابة في البداية [136]. تم العثور على AGO7 (المعروف أيضًا باسم ZIP) كعامل حاسم أثناء عدوى TCV من خلال طريقة تحليل المرض القائمة على الصورة [132]. يمكن أن يرتبط AGO7 أيضًا بـ miR390 ويتوسط في التكوين الحيوي لـ siRNA الداخلي [137]. يتعاون AGO10 مع AGO1 وله دور زائد في حماية أنسجة الإزهار من الإصابة بفيروس موزاييك اللفت (TuMV) [125] ، إلى جانب وظيفته في تنظيم تطور النسيج الإنشائي القمي من خلال الربط miR165 / 166 [138].

ومن المثير للاهتمام ، أنه تم العثور على أكثر من 10 أخصائي تقويم العظام في بعض المحاصيل الهامة مثل الأرز والطماطم ، مع 19 طبيب تقويم في الأرز و 15 في الطماطم. يمكن أن تتطور لتكون لها وظائف تفاضلية في الدفاع والتطوير المضاد للفيروسات. على سبيل المثال ، عند الإصابة بمضاد فيروسات شريط الأرز (RSV) ، يؤدي بروتين غلاف RSV (CP) إلى تراكم JA وينظم عامل النسخ المتجاوب لـ JA JAMYB ليرتبط مباشرة بمحفز AGO18 لتنشيط النسخ AGO18 [139]. سوف يربط AGO18 ويعزل miR168 ، مما يزيد من تراكم AGO1 للعملية المضادة للفيروسات [140]. من ناحية أخرى ، يربط AGO18 بشكل تفضيلي miR528 لزيادة تنظيم تراكم ROS ومقاومة عدوى الفيروس [141]. تُظهر بياناتنا غير المنشورة أيضًا أن بعض أطباء تقويم العظام في الطماطم لديهم وظائف تفاضلية مقارنة بأرابيدوبسيس.

5. المكثفات الفيروسية من رني

في سباق التسلح الدفاعي والدفاع المضاد بين النباتات والفيروسات المضيفة ، تطور الفيروسات بروتينات VSR لتثبيط المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على RNAi. تستهدف VSRs خطوات مختلفة من المسار المضاد للفيروسات المستند إلى RNAi لمواجهة المناعة المضادة للفيروسات المحفوظة (الجدول 1) [142،143].

يتمثل أحد الإجراءات المضادة الشائعة جدًا لـ VSRs في إعاقة تضخيم siRNA. على سبيل المثال ، يتداخل 2b من CMV و C1 لفيروس الصين لفائف تجعيد الأوراق الصفراء للطماطم (TYLCCNV) و P6 من فيروس حيلة الأرز الأصفر (RYSV) مع التولد الحيوي المعتمد على RDR1 / 6- لـ siRNA الثانوي [155،180،185]. يتفاعل V2 الخاص بفيروس تجعيد الأوراق الصفراء للطماطم (TYLCV) و P2 لـ RSV و P4 من فيروس فسيفساء شريط الأرز (RMSV) مع SGS3 لمنع التولد الحيوي لـ siRNA الثانوي [181،182،189]. تم العثور على بروتين Geminivirus V2 أيضًا لتعطيل تفاعل الكالمودولين - CAMTA3 ، مما يقلل من التعبير عن RDR6 لتقليل التولد الحيوي vsiRNA [97].

تم العثور على بعض VSRs لعرقلة تصور أو مكعبات dsRNA الفيروسي. على سبيل المثال ، يمكن أن يثبط CP من TCV نشاط التكعيب لـ DCL4 [55] ، ويتفاعل P6 من فيروس موزاييك القرنبيط (CaMV) مع DRB4 لمنع ارتباط الحمض النووي الريبي (dsRNA) [154]. بعض VSRs ، مثل NSs لفيروس ذبول الطماطم المبقع (TSWV) و Hc-Pro لفيروس البطاطس Y (PVY) ، ترتبط أيضًا بـ dsRNA الفيروسي الطويل ، مما قد يمنع استشعار أو معالجة الحمض النووي الريبي الفيروسي بواسطة DCLs. يمكن لبعض VSRs الأخرى أن تستهدف مباشرة vsiRNA لتثبيط المناعة الفطرية المضادة للفيروسات القائمة على الحمض النووي الريبي. على سبيل المثال ، P19 ، VSR المعروف لفيروسات tombusvirus ، الروابط والعزل vsiRNA ، بينما RNase III من البطاطا الحلوة الكلوروتيك stunt crinivirus (SPCSV) يربط ويتوسط تدهور siRNA ، و HC-Pro من فيروس الفسيفساء الأصفر الكوسة (ZYMV) يقلل من siRNA الاستقرار عن طريق إزعاج مثيلة سيرنا بواسطة HEN1. يعد اضطراب الوظيفة المضادة للفيروسات في AGOs المستجيب إستراتيجية أخرى تستخدمها بعض VSRs. على سبيل المثال ، يمكن لـ P 0 من فيروس لفافة أوراق البطاطس (PLRV) التوسط في تدهور AGO1 ، ويمكن أن يتداخل 2b من CMV مع AGO1 و AGO4 ويخل بوظائفهما.

من المثير للدهشة ، على عكس VSRs المذكورة أعلاه التي تتعارض مع المناعة الفطرية المضادة للفيروسات المستندة إلى RNAi ، تم العثور على آليات أخرى لمقاومة الاستجابات المضادة للفيروسات بواسطة بعض VSRs. أظهرت دراسة مؤخرًا أن VSR p19 يمكن أن يتفاعل مع كيناز شبيه بالمستقبلات (RLK) باريلي أي ميريستيم 1 (BAM1) و BAM2 لتثبيط الحركة من خلية إلى أخرى لإسكات الحمض النووي الريبي [193،194]. يمكن أن يتفاعل VSR C4 لفيروس جوانجدونج (ToLCGdV) أيضًا مع BAM1 لقمع PTGS وعكس TGS بوساطة المثيلة [195]. بالإضافة إلى ذلك ، تشير الدلائل المتراكمة إلى تفاعلات فيروس الالتهام الذاتي المُعدَّلة (196197). تم الإبلاغ عن أن مستقبل الشحنة NEIGHBOR OF BRCA1 (NBR1) يمكن أن يستهدف HC-Pro لقمع التراكم الفيروسي لـ TuMV [198]. ومع ذلك ، استهدفت B ، VSR لفيروس فسيفساء شريط الشعير (BSMV) ، AUTOPHAGY PROTEIN7 (ATG7) لتعطيل تفاعل ATG7-ATG8 وتعزيز العدوى الفيروسية [199].

نحن نعلم الآن أن جميع فيروسات النبات تقريبًا ، وخاصة فيروسات النبات المسببة للأمراض ، تمتلك واحدًا أو أكثر من VSR. يساهم وجود VSRs في العدوان الناجح للفيروسات والأوبئة الفيروسية ؛ كما أنها تعيق بشكل خطير تقديرنا للمناعة الفطرية المضادة للفيروسات التي لا غنى عنها في النباتات وحقيقيات النوى الأخرى.

For more information:1950477648nn@gmail.com