中国科学院微生物研究所郭惠珊课题组发表综述探讨跨界RNA在受体细胞中的命运

科技工作者之家 02月18日

来源:中国生物技术网

近日,中国科学院微生物研究所郭惠珊课题组在Plant Communications上发表了题为Trans-kingdom RNAs and their fates in recipient cells: advances, utilization and perspectives的综述文章,对跨界RNA在受体细胞中的命运进行了探讨。

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https://doi.org/10.1016/j.xplc.2021.100167

自然界中,营养、蛋白以及核酸等大分子物质在不同物种间存在广泛交流。前期,中国科学院微生物研究所郭惠珊团队研究发现,棉花能够将自身的一类小RNA(miRNA)转运到黄萎病菌细胞内,靶向性降解致病基因并抑制其致病性,揭示了自然界中天然存在的植物-真菌跨界抗病RNA干扰(跨界RNAi) (Zhang et al., 2016b)。在此基础上,郭惠珊团队创建了跨界RNAi介导的抗黄萎病棉花种质创新技术体系(Zhang et al., 2016a)。随后应Molecular Plant杂志邀请,团队详细综述了跨界RNAi的研究与应用现状,提出植物维管组织是研究跨界RNAi的良好平台,并展望了跨界RNAi未来研究热点(Hua et al., 2018)。她们继而在Current Opinion in Genetics & Development杂志的应邀综述文章中,阐述了跨界RNAi将植物-病原军备竞赛从蛋白互作拓展至RNA水平的互作;分析了跨界RNA可能介导基因水平转移,并在物种协同进化中发挥作用(Zhao and Guo, 2019)。

那么,跨界传递的RNA在受体细胞中究竟能够存在多久?是否能够在受体细胞中激起一连串的反应?是否可以遗传给下一代?最新发表在Plant Commutations杂志的综述文章对跨界RNA在受体细胞中的命运进行了探讨。文章推测,跨界RNA可能随着受体细胞增殖而被稀释,导致功能逐渐减弱;跨界RNA可能在发挥功能前被受体细胞识别并降解;跨界小RNA也可能产生次级小RNA并发挥更复杂的功能;跨界传递的mRNA或长链非编码RNA,可能被剪切成小RNA发挥作用;跨界RNA可能通过未知机制插入宿主细胞基因组,遗传给下一代(图一)。

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图一 跨界RNA在受体细胞中命运

尽管自然界中天然存在的跨界抗病RNAi在最近几年才被发现,但是跨界RNAi技术已经被广泛的应用于作物抗病育种中。然而,很多作物缺少成熟的遗传转化体系或转化周期长,严重影响了跨界RNAi技术的推广应用。针对这一问题,基于跨界小RNA能够在不同受体细胞进行传递的假设,文章提出利用有益微生物表达小RNA,靶向病原菌关键致病基因的植物保护新方法(图二)。

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图二 有益微生物表达的跨界RNA作为靶向作物病原菌关键致病基因的新方法

最后,文章结合当前最新研究进展,对植物来源小RNA是否可以作为治疗性药物这一热点问题进行了讨论。

参考文献

Hua, C., Zhao, J.H., and Guo, H.S. (2018). Trans-Kingdom RNA Silencing in Plant-Fungal Pathogen Interactions. Molecular plant 11:235-244.

Zhang, T., Jin, Y., Zhao, J.H., Gao, F., Zhou, B.J., Fang, Y.Y., and Guo, H.S. (2016a). Host-Induced Gene Silencing of the Target Gene in Fungal Cells Confers Effective Resistance to the Cotton Wilt Disease Pathogen Verticillium dahliae. Molecular plant 9:939-942.

Zhang, T., Zhao, Y.L., Zhao, J.H., Wang, S., Jin, Y., Chen, Z.Q., Fang, Y.Y., Hua, C.L., Ding, S.W., and Guo, H.S. (2016b). Cotton plants export microRNAs to inhibit virulence gene expression in a fungal pathogen. Nature plants 2:16153.

Zhao, J.H., and Guo, H.S. (2019). Trans-kingdom RNA interactions drive the evolutionary arms race between hosts and pathogens. Current opinion in genetics & development 58-59:62-69.

原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5ODU5NDgyMg==&mid=2653962586&idx=4&sn=8852443e5b62827297c8a73a386fd14e

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