——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
大約 80% 的植物病毒依賴媒介昆蟲(chóng)進(jìn)行傳播,媒介昆蟲(chóng)體內(nèi)的病毒穩(wěn)態(tài)依賴于病毒載量與昆蟲(chóng)免疫系統(tǒng)之間的動(dòng)態(tài)平衡,從而確保蟲(chóng)媒的生存和病毒的高效傳播。小RNA介導(dǎo)的RNA干擾(RNAi)是真核生物中普遍存在的免疫調(diào)控通路,其中miRNA是一類長(zhǎng)度約19-25?nt的非編碼小RNA,主要參與基因轉(zhuǎn)錄后的表達(dá)調(diào)控,在許多生物過(guò)程中發(fā)揮重要功能。miRNA能夠在不同生物體之間進(jìn)行雙向傳遞,通過(guò)“跨界RNA干擾”現(xiàn)象誘導(dǎo)基因沉默,細(xì)胞外囊泡(EVs)能夠介導(dǎo)miRNA在細(xì)胞間和跨物種的運(yùn)輸。然而,植物EV介導(dǎo)的跨界RNA干擾如何參與病毒感染蟲(chóng)媒尚不清楚。
中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所崔峰研究團(tuán)隊(duì)以水稻條紋病毒(RSV)-灰飛虱-水稻為研究體系,首次闡明水稻EV通過(guò)遞送兩種miRNAs,分別靶向病毒和昆蟲(chóng)基因,維持病毒在媒介昆蟲(chóng)中的穩(wěn)態(tài)和高效傳播。
前期研究發(fā)現(xiàn),灰飛虱的唾液外泌體(EV的一種類型)在RSV突破唾液腺屏障實(shí)現(xiàn)從昆蟲(chóng)到植物的水平傳播中發(fā)揮重要作用。然而,灰飛虱在取食水稻汁液的過(guò)程中,也會(huì)攝入大量植物EV,這些EV可能將水稻的小分子RNA傳遞至昆蟲(chóng)的消化道上皮細(xì)胞,對(duì)RSV在消化道細(xì)胞中的感染及復(fù)制產(chǎn)生影響。最新研究中,研究團(tuán)隊(duì)首次成功分離了水稻EV,鑒定出EV包裹的91個(gè)水稻miRNAs。其中兩種高豐度的miRNAs,即Osa-miR159a.1-1和Osa-miR167a,可被EV轉(zhuǎn)運(yùn)至灰飛虱的中腸上皮細(xì)胞。Osa-miR159a.1-1通過(guò)與灰飛虱磷脂酶C(PLCβ)的5'UTR區(qū)結(jié)合增強(qiáng)其mRNA穩(wěn)定性,從而上調(diào)PLCβ的表達(dá),誘導(dǎo)下游基因CSL表達(dá),抑制細(xì)胞凋亡促進(jìn)RSV的復(fù)制。另一方面,Osa-miR167a則直接靶向RSV的聚合酶(RdRp)編碼區(qū),降低其表達(dá)抑制病毒的復(fù)制。兩種水稻miRNAs協(xié)同調(diào)控了病毒在蟲(chóng)媒中的載量穩(wěn)態(tài)。
該研究不僅揭示了miRNAs作為一種效應(yīng)因子在植物-病毒-蟲(chóng)媒傳播鏈中的關(guān)鍵作用,還為開(kāi)發(fā)控制病毒傳播的新產(chǎn)品奠定了重要理論基礎(chǔ)。
相關(guān)研究成果以Extracellular vesicle-mediated plant miRNA trafficking regulates viral infection in insect vector為題,發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告》(Cell Reports)上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計(jì)劃“從0到1”項(xiàng)目和動(dòng)物所自主部署項(xiàng)目的支持。
水稻miRNAs跨界調(diào)控RSV在蟲(chóng)媒中穩(wěn)態(tài)的模式圖
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