发布时间:2022-11-11 12:01 原文链接: 概述基因沉寂的病毒的影响

  早在20世纪70年代初人们就发现,病毒或类病毒侵入植物后,RNA依赖性的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRP)的活性明显提高。RdRP是生物体内普遍存在的一种RNA聚合酶,在体外能以单链RNA或单链DNA甚至以双链RNA为模板,合成与模板互补RNA,合成的cRNA可长达100个核苷酸。1993年,Lindbo等认为在PTGS植物中的RdRP与PTGS同源依赖性的RNA特异性降解有关。最近Mour-rain等从缺失转基因介导的PTGS拟南芥突变体中分离的sgs2(suppressor of gene silencing)和sde1(silencing defective)两个基因与番茄中的RdRP基因十分相似,支持了Lindbo的观点。粗糙脉孢菌Neurospora crassa的qde-2(quilling-defective gene)和线虫C.elegans的rde-1(RNA interference-deficient gene)与蕃茄的RdRP基因也具有很高的同源性。RdRP基因剔除实验证明,RdRP对RNAi和PTGS尤为重要。这些研究结果表明,从比较低等的生物藻类、真菌到高等的植物再到动物线虫、锥虫、果蝇等中可能存在着一个由共同祖先进化来的相似的抵抗外来DNA侵入自身基因组的本能防卫机制。

  RNAi引发的PTGS作为生物体中一种不完全的原始的生物免疫系统,在植物抗病毒中研究得比较详细。研究发现,植物病毒的RNA可以直接作为PTGS的激发子,并且可能通过病毒来源的基因引发转基因植物对病毒的终生系统抗性,这和PTGS的从病毒侵染点传播到整个植株以及线虫中PTGS的系统性一起证明了PTGS具有系统传播性。缺少高效PTGS的植物突变体虽然在表型上几乎没有变化。拟南芥PTGS突变体sgs2和sgs3对黄瓜花叶病毒(cucumber mosaic virus,CMV)的敏感性提高了,而突变体sde1对烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus,TMV)和烟草脆裂病毒(tobacco rattle virus,TRV)的敏感性无变化。Baulcombe研究组认为RdRP(SDE1或SGS2)对于引发产生PTGS的双链RNA是必需的,有些RNA病毒在复制中用自身的RdRP合成双链RNA直接进入PTGS网络,而不需要寄主的RdRP去激活PTGS,这些病毒如TMV、TRV能在PTGS突变体中和野生型中一样致病,而另一些病毒如CMV需要寄主的RdRP来激活PTGS,所以PTGS突变体对这些病毒的敏感性要比野生型的高。另一方面,还可能与有些病毒产生的抑制PTGS的蛋白质有关,如CMV和番茄不孕病毒(tomato aspermy virus,TAV)的2b蛋白以及马铃薯Y病毒(potato Y virus,PVY)的蚜传辅助因(helpercomponent/protease,HC-Pro)等[10]。由此可见,不同的RNA病毒是通过不同的位点进入并引发PTGS网络的。由于拟芥南PTGS突变体是通过转基因介导的PTGS筛选的,突变体对不同病毒敏感性的变化,也可能表明转基因和病毒侵染引发植物PTGS的机制是有差别的。在突变体sde1中,与PTGS有关的-25nt转基因特异性的RNA的积累明显减少,而病毒特异性的-25nt RNA的量不变,这也表明转基因和侵染病毒是通过不同途径引发PTGS的。