Imunitas Bawaan Antiviral Berbasis RNAi pada Tumbuhan Bagian 1

Abstrak:

Beberapa kekebalan antivirus dikembangkan untuk bertahan melawan infeksi virus pada inang. Imunitas bawaan antivirus berbasis interferensi RNA (RNAi) secara evolusioner dilestarikan pada eukariota dan memainkan peran penting melawan semua jenis virus. Selama perlombaan senjata antara inang dan virus, banyak virus mengembangkan penekan virus pembungkaman RNA (VSR) untuk menghambat kekebalan bawaan antivirus. Di sini, kami meninjau mekanisme pada berbagai tahap dalam kekebalan bawaan antivirus berbasis RNAi pada tanaman dan penangkal berbagai VSR, terutama setelah infeksi virus RNA pada tanaman model Arabidopsis. Beberapa tantangan kritis di lapangan juga diusulkan, dan kami berpikir bahwa menjelaskan lebih lanjut kekebalan bawaan antivirus yang dilestarikan dapat menyampaikan spektrum strategi antivirus yang luas untuk mencegah penyakit virus di masa mendatang.

Ada hubungan erat antara kekebalan antivirus dan kekebalan.

1. Kekebalan adalah kunci melawan virus: Sistem kekebalan adalah salah satu mekanisme pertahanan terpenting dalam tubuh. Sistem kekebalan melindungi tubuh dari penyakit dengan menghancurkan, mengendalikan, dan mencegah virus masuk ke dalam tubuh. Jika Anda memiliki sistem kekebalan yang kuat, Anda akan memiliki respons kekebalan antivirus yang lebih baik dan kemampuan yang lebih baik untuk melawan infeksi virus.

2. Kekebalan antivirus adalah kunci kekebalan: tanggapan kekebalan antivirus mengacu pada tanggapan kekebalan dari sistem kekebalan terhadap invasi virus ke dalam tubuh. Dalam prosesnya, tubuh menghasilkan antibodi dan sel kekebalan yang mengenali dan menghilangkan virus. Antibodi dan sel kekebalan ini terkait erat dengan kekebalan, meningkatkan fungsi sistem kekebalan dan meningkatkan kemampuan tubuh untuk melawan virus.

3. Kekebalan dan kekebalan antivirus saling bergantung: Kekebalan dan kekebalan antivirus saling bergantung. Orang dengan kekebalan lemah telah mengurangi resistensi terhadap virus dan rentan terhadap infeksi dan konsekuensi serius, sedangkan orang dengan respon kekebalan antivirus yang lemah rentan terhadap infeksi virus, sehingga mempengaruhi fungsi sistem kekebalan tubuh.

Oleh karena itu, menjaga imunitas yang baik dapat meningkatkan respon imun antivirus dan mencegah infeksi virus. Sedangkan untuk beberapa virus tertentu, seperti virus corona, vaksin juga dapat digunakan untuk mengaktifkan dan memperkuat respon imun antivirus dari sistem kekebalan tubuh. Karena itu, kita harus memperhatikan promosi kekebalan. Cistanche dapat meningkatkan kekebalan tubuh, dan campuran dagingnya kaya akan berbagai zat antioksidan, seperti vitamin C, karotenoid, dll., Yang dapat membersihkan radikal bebas, mengurangi stres oksidatif, dan meningkatkan daya tahan sistem kekebalan tubuh.

Klik bubuk ekstrak cistanche tubulosa

Kata kunci:

virus; kekebalan bawaan antivirus; RNAi; RNA kecil; VSR.

1. Perkenalan

Fenomena pembungkaman RNA pertama kali diamati pada tumbuhan pada tahun 1990 ketika introduksi chalcone synthase transgene ke dalam petunia menyebabkan penekanan gen homologis endogen [1,2]. Pada tahun 1998, Andrew Fire dan Craig Mello menemukan bahwa double-stranded RNAs (dsRNA) menyebabkan interferensi yang kuat dan spesifik pada Caenorhabditis elegant [3] dan menamakan fenomena interferensi RNA (RNAi), yang memenangkan Hadiah Nobel dalam Fisiologi dan Kedokteran pada tahun 2006 dan membuka revolusi di bidang biologi [3,4]. Sejumlah penelitian menunjukkan bahwa RNAi secara evolusioner dilestarikan pada eukariota, dan mengatur semua aspek peristiwa biologis [5,6]. Pensinyalan RNAi dibuat dengan identifikasi beberapa komponen kunci di jalur.

Ditemukan bahwa RNA kecil noncoding dipicu oleh self-complementary atau double-stranded RNA (dsRNA) dan berfungsi sebagai sinyal sebenarnya dan penentu spesifisitas pembungkaman gen. RNA kecil dupleks primer, masing-masing, diproduksi dengan memproses RNA jepit rambut atau dsRNA menjadi microRNA atau siRNA menggunakan Dicer tertentu [7]. Selain itu, RNA kecil sekunder biasanya perlu diproduksi melalui amplifikasi oleh RNA polimerase (RdRP) yang bergantung pada RNA untuk pembungkaman gen yang efisien. RNA kecil dupleks kemudian dapat dimetilasi oleh HEN1 untuk meningkatkan stabilitas dan dimuat ke dalam protein efektor Argonaute (AGO) [8]. Untai bagian dari RNA kecil dupleks terdegradasi oleh AGO, dan untai yang dipandu akan tetap membentuk kompleks pembungkaman yang diinduksi RNA (RISC) [9]. RISC kemudian menargetkan RNA pelengkap dengan pasangan basa untuk memediasi degradasi atau penghambatan translasi dalam pembungkaman gen pasca-transkripsi (PTGS) atau menginduksi pembungkaman gen transkripsi (TGS).

Ada dua kelas utama RNA kecil endogen pada tumbuhan: microRNAs (miRNAs) dan siRNAs [10]. miRNA dan siRNA, masing-masing, dihasilkan dari pemrosesan RNA pin rambut atau dsRNA oleh Dicer tertentu. miRNA, biasanya panjangnya 21 nt, diproduksi oleh Dicer-like 1 (DCL1) di Arabidopsis. MiRNA endogen biasanya memediasi PTGS dan memainkan peran penting dalam semua aspek proses perkembangan tanaman.

Lebih lanjut, 21, 22, dan 24 nt siRNA masing-masing diproduksi oleh DCL4, DCL2, atau DCL3 di Arabidopsis dan juga mengatur berbagai proses biologis. Sementara 21 dan 22 nt siRNA endogen biasanya memediasi PTGS, seperti 21 nt tasiRNA yang terlibat dalam morfogenesis daun, 24 nt siRNA endogen terutama memediasi TGS melalui metilasi DNA.

Setelah infeksi patogen, berbagai ukuran siRNA turunan RNA patogen juga diproduksi untuk menginduksi kekebalan antimikroba berbasis RNAi untuk memberikan resistensi inang [10,11]. Pertahanan antivirus berbasis RNAi pertama kali ditemukan pada tumbuhan [12,13]. Kemudian ditemukan memainkan peran penting dalam kekebalan antivirus pada invertebrata [14] dan mamalia [15,16]. Berdasarkan temuan dalam pembungkaman transgen dan pembungkaman gen endogen, fungsi DCLs, AGOs, dan RDRs (RNA-dependent RNA Polymerases) dalam kekebalan antivirus dicirikan.

Sekarang diketahui bahwa kekebalan bawaan antivirus berbasis RNAi akan diinduksi untuk mencegah agresi semua jenis virus RNA atau DNA di hampir semua eukariota (Gambar 1). Di sisi lain, banyak virus, terutama virus patogen, berevolusi untuk menyandikan VSR untuk menyerang langkah berbeda dari jalur antivirus berbasis RNAi (Gambar 1). Prevalensi VSR berkontribusi terhadap epidemi virus; itu juga membutakan apresiasi kami terhadap kekebalan bawaan antivirus berbasis RNAi. Selain itu, VSR juga menghalangi kita untuk menggunakan skrining genetik klasik untuk mengidentifikasi regulator baru dalam jalur antivirus selama beberapa dekade hingga baru-baru ini dikembangkan metode genetik yang efisien untuk melewati penghalang [17,18].

Di sini, kami akan meninjau persepsi RNA virus dan inisiasi pertahanan antivirus berbasis RNAi, produksi, dan amplifikasi siRNA virus (siRNA) dan fungsi efektor RNAi antivirus Argonautes, dengan penekanan pada kemajuan terkini di lapangan, menantang pertanyaan yang ada pada tanaman model Arabidopsis. Beberapa VSR virus tanaman dan fungsinya juga diringkas untuk pemahaman yang lebih baik tentang perlombaan senjata antara tanaman inang dan virus. Kami mohon maaf karena beberapa kemajuan penelitian di lapangan mungkin tidak disertakan.

2. Persepsi Viral RNA dan Inisiasi Pertahanan Antiviral Berbasis RNAi

Virus hampir merupakan organisme terkecil di Bumi, dengan struktur klasik di mana materi genetik, RNA atau DNA, dikemas dalam protein mantel. Virus perlu dilumpuhkan di inang dan disebarkan menggunakan bahan dan energi inang. Tidak seperti mikroba patogen lainnya, pattern-recognition receptor (PRRs) tidak ditemukan untuk mendeteksi virus pada membran sel inang. Setelah virus memasuki sel inang, RNA virus untai ganda akan diproduksi selama replikasi virus melalui replikasi virus, protein Dicer inang akan melihat dan memotong RNA virus untai ganda untuk menghasilkan panjang siRNA 21-24 nt. Dengan demikian, protein Dicer dapat dianggap sebagai PRR virus yang digunakan untuk memulai jalur antivirus berbasis RNAi.

Dadu milik keluarga seperti RNaseIII dan memiliki endonuklease yang sangat terkonservasi pada eukariota [19]. Di Arabidopsis, ada empat protein mirip pemain dadu (DCL): DCL1, DCL2, DCL3, dan DCL4. Semuanya berisi lima domain yaitu DExD-helicase, helicase-C, domain dengan fungsi yang tidak diketahui 283 (DUF283), domain Piwi/Argonaute/Zwille (PAZ), dua domain tandem RNase III, dan satu atau dua domain pengikat dsRNA ( dsRBDs) dari N-terminus ke C-terminus [20] (Gambar 2). DCL3 tidak memiliki domain helicase-C. Secara umum, domain helikase menggunakan hidrolisis ATP untuk memfasilitasi pelepasan dsRNA [19,21].

Domain DUF283 baru-baru ini dideskripsikan untuk memfasilitasi pasangan basa RNA-RNA dan pengikatan RNA [22,23]. Domain PAZ dan RNase III sangat penting untuk pembelahan dsRNA, domain PAZ mengenali ujung domain dsRNA dan RNase III dan memotong salah satu helai dsRNA, dan jarak antara domain PAZ dan domain RNase III ditentukan oleh panjangnya produk [22,24]. Domain dsRBD memfasilitasi pengikatan dsRNA dan juga berfungsi sebagai sinyal lokalisasi nuklir nonklasik [23].

DCL1 terutama terlibat dalam jalur biogenesis 21 nt mikro-RNA (miRNA), yang memainkan peran penting dalam semua aspek perkembangan tanaman dan respons tanaman terhadap rangsangan lingkungan [25]. DCL1, DsRNA binding protein 1(DRB1) (juga dikenal sebagai HYPONASTIC DAUN 1, HYL1), dan SERRATE (SE) membentuk badan pencacah nuklir untuk mengenali struktur jepit rambut pri-miRNA dan secara berurutan memotong pri-miRNA menjadi prekursor miRNA (pra -miRNA) dan pra-miRNA untuk mematangkan miRNA [21,26]. Baru-baru ini dilaporkan bahwa pemisahan fase SE mendorong perakitan bodi dicing dan mempromosikan pemrosesan miRNA oleh DCL1 di Arabidopsis [27]; SE-Associated Protein 1 juga mempromosikan biogenesis miRNA dengan memodulasi penyambungan, pemrosesan, dan stabilitas pri-miRNA [28].

Oleh karena itu, hilangnya fungsi DCL1 mutan, embrionik mematikan, dan bahkan DCL1 mutan hipomorfik juga menunjukkan defek perkembangan pleiotropik karena biogenesis miRNA terganggu [29]. DCL1 secara tidak langsung dapat berfungsi dalam kekebalan bawaan antivirus berbasis RNAi dengan mengendalikan biogenesis beberapa miRNA. Dilaporkan bahwa miR168 secara negatif mengatur akumulasi AGO1 pada tanaman [30], dan miR482 atau miR6019/miR6020, masing-masing, menurunkan resistensi antivirus gen-R pada tomat atau tembakau [31,32]. DCL1 juga dapat mempromosikan biogenesis siRNA yang dimediasi oleh DCL lainnya [33,34].

DCL2 bertanggung jawab untuk memproses molekul eksogen double-stranded RNA (dsRNA) atau siRNA antisense alami menjadi 22-nt siRNA di Arabidopsis [35,36]. Namun, DCL2 hanya subrogasi untuk memulai kekebalan bawaan antivirus berbasis RNAi di Arabidopsis ketika fungsi DCL4 dicabut [37,38]. Menariknya, penelitian terbaru menunjukkan bahwa siRNA 22 nt endogen masif dapat terakumulasi ketika jalur peluruhan RNA sitoplasma dan fungsi DCL4 rusak; siRNA ini dapat memicu represi translasi spesifik gen dan global dan menyebabkan gangguan pertumbuhan pleiotropik [39]. Namun, banyak ortolog DCL2 ada di tanaman lain dan dapat berevolusi untuk memiliki fungsi. Sebagai contoh, sebuah penelitian menunjukkan bahwa DCL2b, satu homolog DCL2 dari empat pada tomat, memainkan peran penting melawan infeksi virus mosaik tomat (ToMV) dengan memproduksi 22 nt siRNA pada tomat [40].

DCL3 menghasilkan siRNA 24nt untuk mengatur metilasi DNA yang bergantung pada RNA (RdDM) dalam pembungkaman gen transkripsional (TGS) di Arabidopsis [41]. Baru-baru ini, struktur pra-siRNA DCL3-mengungkapkan bahwa DCL3 menggunakan kantong bermuatan positif dan penutup aromatik untuk, masing-masing, mengenali 50 -adenosin terfosforilasi dari untai pemandu dan 30 overhang dari untai komplementer . Domain RNase III berpasangan dari DCL3 memotong kedua untai RNA, menentukan panjang yang tepat dari produk RNA kecil [42]. SiRNA 24 nt endogen terutama diproduksi dari heterokromatin atau daerah kaya urutan berulang oleh DCL3 untuk menjaga pembungkaman transposon atau stabilitas genom; SiRNA 24 nt juga menekan transkripsi transgen atau DNA eksogen lainnya, seperti virus DNA [43-45]. Dilaporkan bahwa setelah infeksi virus DNA, 24 nt vsiRNA diproduksi untuk memodulasi metilasi DNA dan modifikasi histone DNA virus dan untuk mencegah infeksi virus [46,47].

DCL4 memotong dsRNA endogen yang panjang untuk menghasilkan 21 nt siRNA, seperti siRNA trans-acting (ta-siRNA), yang sangat penting untuk pengembangan tanaman [48-51]. Mutan Arabidopsis dcl4 menunjukkan fenotipe memanjang, daun roset melengkung ke bawah [51,52] dan akumulasi antosianin yang meningkat [53,54]. Dalam imunitas bawaan antivirus berbasis RNAi, DCL4 menangkap dan memotong dsRNA virus yang panjang untuk menghasilkan siRNA 21 nt untuk mencegah infeksi virus, terutama setelah infeksi virus RNA pada Arabidopsis dan tanaman lain [49].

Meskipun setiap DCL bertanggung jawab untuk produksi RNA kecil yang berbeda, mereka dapat berfungsi secara berlebihan atau hierarkis dalam kekebalan bawaan antivirus berbasis RNAi. Sebagai contoh, DCL4 dianggap sebagai penekan endogen untuk menekan produksi DCL2-mediated 22 nt siRNAs [39,55]; namun, fungsi DCL2 berlebihan dalam kekebalan bawaan antivirus berbasis RNAi, terutama ketika fungsi DCL4 dikompromikan [56]. Jadi, dengan tidak adanya DCL2 dan DCL4, titer virus akan meningkat secara dramatis [18,57,58]. Selain itu, 21 nt siRNA yang diproduksi oleh DCL4 juga dapat memfasilitasi jalur RdDM untuk melawan infeksi virus DNA [41]. DCL2 dan DCL3 perlu berfungsi bersama dalam pertahanan terhadap viroid umbi gelendong kentang [59]. Selain itu, DCL1 berpotensi menghasilkan 21 nt siRNA tanpa adanya DCL2, DCL3, dan DCL4 [55,57].

Protein pengikat DsRNA (DRB) juga diperlukan untuk persepsi yang tepat dan pemotongan RNA virus oleh DCL [60]. Genom Arabidopsis mengkode lima protein DRB: DRB1/HYL1, DRB2, DRB3, DRB4, dan DRB5 [61]. Mereka mengandung satu sampai tiga motif pengikat dsRNA (dsRBMs), yang terdiri dari sekitar 70 asam amino, membentuk - - - - lipatan dan dua -heliks untuk berinteraksi dengan dsRNA [62,63]. DRB berinteraksi dengan DCL spesifik untuk menjalankan fungsi khususnya dalam biogenesis RNA kecil dan pertahanan antivirus [60]. Misalnya, interaksi antara DRB1 (HYL1) dan DCL1 diperlukan untuk biogenesis miRNA dan terlibat dalam memilih pemuatan untai pemandu ke dalam RISC [64-66].

DRB4 berinteraksi dengan DCL4 untuk membentuk jenis dicing body lain untuk pemrosesan siRNA yang efisien. Dilaporkan bahwa mutasi DRB4 menghasilkan pertahanan antivirus yang rusak terhadap infeksi lobak kuning mosaik virus (TYMV) [67]. Mutan drb3 sangat rentan terhadap infeksi virus keriting daun kubis (CaLCuV) dan bit keriting atas virus (BCTV), dan metilasi genom virus secara substansial berkurang di drb3 [47]. DRB2 baru-baru ini ditandai sebagai efektor antivirus spektrum luas; overekspresi DRB2 menurunkan akumulasi beberapa virus RNA yang berbeda, termasuk virus mainan tembakau (TRV), virus stunt lebat tomat (TBSV), virus kentang X (PVX), dan virus daun kipas anggur (GFLV) [68].

3. Produksi dan Amplifikasi siRNA

Setelah persepsi dan pemotongan dsRNA virus melalui DCL, vsiRNA primer akan diproduksi. Namun, vsiRNA sekunder yang memadai harus diproduksi melalui amplifikasi untuk pertahanan antivirus yang efisien. Protein RNA-dependent RNA Polymerase (RdRP) inang adalah faktor inti untuk amplifikasi vsiRNA sekunder pada tumbuhan dan elegan Caenorhabditis. Mereka secara eksponensial menghasilkan dsRNA virus, yang berfungsi sebagai substrat DCL untuk biogenesis vsiRNA, mungkin menggunakan RNA virus terpotong sebagai templat [18,69,70].

Ada enam protein RdRP dalam Arabidopsis (RDR1 hingga RDR6). RDR1, RDR2, dan RDR6 semuanya berbagi motif DLDGD katalitik kanonik C-terminal dari RDR eukariotik dan memiliki ortolog di banyak spesies tanaman, sementara RDR3, RDR4, dan RDR5 berbagi motif asam amino DFDGD atipikal di domain katalitik [71]. RDR1, RDR2, dan RDR6 ditunjukkan dengan baik untuk mengontrol kekebalan bawaan antivirus berbasis RNAi di Arabidopsis, meskipun fungsi RDR3, RDR4, dan RDR5 yang berulang-ulang dalam genom Arabidopsis tidak diidentifikasi.

RDR1 dapat diinduksi oleh infeksi virus [72], viroid [73], atau pengobatan asam salisilat [74]. Itu ditemukan untuk memperkuat 21 nt atau 22 nt siRNA dalam kekebalan bawaan antivirus berbasis RNAi, terutama pada infeksi virus RNA. RDR1 tidak mengatur biogenesis siRNA endogen atau perkembangan tanaman. Namun, ditemukan bahwa RDR1 memediasi produksi virus-activated endogenous siRNA (siRNA), sebuah kelas baru dari siRNA inang yang dapat berkontribusi pada pertahanan antivirus pada tanaman [72].

RDR6 secara konstitutif diekspresikan dalam berbagai jaringan di Arabidopsis. RDR6 tidak hanya mempromosikan kekebalan bawaan antivirus berbasis RNAi dengan memediasi biogenesis vsiRNA, terutama setelah infeksi virus RNA, tetapi juga mengontrol perkembangan tanaman dengan memediasi biogenesis siRNA endogen, seperti siRNA [75,76]. RDR6 biasanya membentuk badan siRNA dengan penekan pembungkaman gen 3 (SGS3) untuk berfungsi secara kooperatif dalam proses [77-80]. Dengan demikian, mutan rdr6 dan mutan sgs3 menampilkan cacat yang sama dalam pertahanan dan pengembangan antivirus [78,81-83]. Menariknya, RDR6 dan miR472 juga dapat secara negatif mengatur imunitas yang dipicu oleh PAMP (PTI) dan imunitas yang dipicu oleh efektor (ETI) melalui kontrol pasca-transkripsi gen resistensi penyakit [84] dan berkontribusi pada pembentukan pemutusan untai ganda pada meiosis pada tanaman lain. [75]. Selain itu, beras (Oryza sativa) RDR6 berperan sebagai antivirus dalam pertahanan terhadap rice stripe virus (RSV) [85].

RDR2 terutama berasosiasi dengan Pol IV untuk membentuk kompleks untuk menyalin prekursor dsRNA pendek, yang dibelah oleh DCL3 untuk menghasilkan 24 nt siRNA untuk mengarahkan metilasi DNA [86–89], meskipun RDR2 mungkin juga dapat menghasilkan 23 hingga 27 nt RNA kecil dari gen MIR untuk memediasi metilasi DNA [90]. Dilaporkan bahwa RDR2, Pol IV, dan DCL3, komponen inti dalam jalur RdDM, memediasi produksi 24 nt vsiRNA dan berperan besar melawan infeksi virus DNA, seperti geminivirus [44,45]. Menariknya, 21 nt siRNA diamplifikasi melalui RDR1 dan RDR6 juga dapat memfasilitasi jalur RdDM dan berkontribusi pada pertahanan tanaman melawan virus DNA [91,92].

Beberapa faktor baru yang terlibat dalam amplifikasi vsiRNA sekunder juga baru ditemukan. Antiviral RNAi-defective 1(AVI1)/aminophospholipid transporting ATPase 2 (ALA2), ALA1, dan AVI2 diidentifikasi melalui layar genetik maju yang kuat menggunakan mutan virus mosaik mentimun (CMV) yang memulai kodon VSR-2b bermutasi [17,93-95].

Pada mutan ala1/ala2 atau avi2, produksi vsiRNA sekunder berkurang drastis. ALA1/ALA2 mengandung struktur ATPase tipe P4-tipikal (Gambar 2) dan dapat mengangkut fosfolipid spesifik melintasi membran sel pada tumbuhan. ALA1 dan ALA2 dapat bekerja sama dengan RDR1 dan RDR6 untuk mempromosikan biogenesis vsiRNA sekunder, mungkin dengan mendefinisikan lokalisasi seluler dari fosfolipid substratnya [17,94]. AVI2 juga disebut sebagai faktor penambah faktor baru rdr6 3 (ENOR3) karena juga diidentifikasi melalui layar genetik dari latar belakang rdr6 menggunakan mutan CMV lain di mana gen 2b telah dihapus [96]. AVI2, diduga transporter magnesium di Arabidopsis, juga mempromosikan RDR1 dan RDR6 yang bergantung biogenesis siRNA sekunder [93]. Menariknya, aktivator transkripsi pengikat-kalmodulin-3 (CAMTA3) baru-baru ini ditemukan untuk mengaktifkan Bifunctional nuclease-2 (BN2) untuk menstabilkan AGO1/2 dan DICER-LIKE1 dan mengaktifkan RDR6 untuk amplifikasi vsiRNAs [97 ].

RDR dan faktor baru seperti ALA1/2 dan AVI2 secara luas dilestarikan pada tumbuhan dan cacing untuk memastikan biogenesis vsiRNA yang cukup untuk kekebalan bawaan antivirus berbasis RNAi yang efisien. Namun, RDR tidak ada pada Drosophila, mencit, dan manusia, di mana mekanisme yang berbeda baru-baru ini ditemukan untuk amplifikasi siRNA melalui DNA sirkular ekstrakromosom [21]. Apakah mekanisme baru juga ada pada tumbuhan atau cacing masih harus diselidiki.

4. Fungsi Antiviral dari RNAi Effector Argonautes

siRNA harus dimuat ke efektor AGO untuk membentuk RISC, kemudian menargetkan genom virus komplementer ke PTGS atau TGS dalam kekebalan bawaan antivirus berbasis RNAi. AGO efektor secara evolusioner dilestarikan dan tersebar luas pada eukariota, meskipun tidak ada pada prokariota [98]. Mereka ditunjukkan untuk mengatur berbagai kemajuan biologis dalam perkembangan tanaman dan respon tanaman terhadap rangsangan lingkungan [98-103], selain fungsinya dalam pertahanan antivirus. Studi kristalografi menunjukkan AGO eukariotik kanonik berisi lima domain yang disebut domain N-terminal (N), domain PIWI-ARGONAUTE-ZWILLE (PAZ), domain tengah (MID), domain PIWI, dan domain dengan fungsi yang tidak diketahui 1785 (DUF1785) [ 104.105] (Gambar 2).

Domain N dapat memblokir pasangan panduan-target di luar posisi 16, domain PAZ mengenali 30 ujung sRNA, domain MID menambatkan 50 fosfat sRNA, domain PIWI memiliki aktivitas ribonuklease untuk memotong RNA target [106–108], dan fungsi domain DUF1785 baru-baru ini terbukti merusak dupleks siRNA dan miRNA yang cocok sempurna [109]. Bersama-sama, semua domain memfasilitasi kombinasi yang tepat antara sRNA dan RNA target untuk memastikan pembungkaman yang tepat.

Sepuluh AGO dikodekan dalam Arabidopsis [110–113]. AGO1 dan AGO2 adalah komponen utama imunitas antivirus yang dimediasi RNAi terhadap virus RNA [100]. AGO1 juga berfungsi sebagai efektor miRNA untuk mengatur semua aspek perkembangan tanaman dengan memodulasi ekspresi gen endogen [114-122]. Jadi ago1 knockout mutan mematikan. Oleh karena itu, fungsi AGO1 dalam imunitas bawaan antivirus berbasis RNAi hanya diperiksa menggunakan mutan hipomorfik AGO1, seperti ago1-27, yang masih menunjukkan defek perkembangan yang parah [123]. Tidak seperti AGO1, AGO2 tidak berpartisipasi dalam mengatur perkembangan tanaman, dan mutan ago2 tidak menunjukkan cacat dalam pertumbuhan dan perkembangan; AGO2 hanya dapat mengatur pertahanan tanaman di Arabidopsis. Dilaporkan bahwa AGO2 lebih memilih untuk mengikat vsiRNAs dengan 50 terminal A dan AGO1 lebih memilih U [124]. AGO2 diperlukan untuk ketahanan terhadap spektrum yang luas dari virus tanaman [56,125-128].

Juga dilaporkan bahwa aktivitas katalitik AGO2 diperlukan untuk aktivitas antivirus lokal dan sistemik [125.127], sedangkan mutan ago1 dengan aktivitas katalitik utuh rentan terhadap infeksi virus [123]. AGO2 juga terlibat dalam resistensi terhadap bakteri fitopatogenik Pseudomonas syringae [129], dan AGO2 berikatan dengan miR393b* dan membungkam MEMB12 untuk memodulasi eksositosis protein PR antimikroba dan meningkatkan aktivitas antivirus [129]. Oleh karena itu, AGO1 dan AGO2 dapat memainkan peran berbeda dalam pertahanan antivirus pada tanaman.

AGO4, AGO6, dan AGO9 adalah efektor utama yang berfungsi dalam jalur RdDM di Arabidopsis. AGO4, AGO6, dan AGO9 ditunjukkan untuk mengikat 24 nt heterochromatic small interfering RNAs (het-siRNAs) dan berkontribusi pada jalur RdDM [130.131]. Dilaporkan bahwa AGO4 terutama memerangi agresi virus DNA melalui modulasi RdDM, sebagaimana dilaporkan bahwa ago4 mutan rentan terhadap infeksi BCTV karena berkurangnya hipermetilasi pada genom BCTV [47]. Anehnya, ago4 mutan rentan terhadap beberapa virus RNA, seperti virus turnip crinkle (TCV), virus mosaik bambu (BaMV), dan virus mosaik Plantago asiatica (PlAMV) [132-135] melalui mekanisme independen dari jalur RdDM [135 ].

Untuk efektor AGO lainnya, AGO5 bersama dengan AGO2 berpartisipasi dalam mengurangi infeksi sistemik virus kentang X (PVX), sedangkan AGO5 hanya memainkan peran sekunder ketika AGO2 diatasi pada daun yang awalnya terinfeksi [136]. AGO7 (juga dikenal sebagai ZIP) ditemukan menjadi faktor penting selama infeksi TCV dengan metode analisis penyakit berbasis gambar [132]. AGO7 juga dapat berikatan dengan miR390 dan memediasi biogenesis siRNA endogen [137]. AGO10 bekerja sama dengan AGO1 dan memiliki peran berlebihan dalam melindungi jaringan perbungaan dari infeksi lobak mosaik virus (TuMV) [125], selain fungsinya dalam mengatur perkembangan meristem apikal pucuk oleh bindingmiR165/166 [138].

Menariknya, lebih dari 10 ortolog AGO ditemukan pada beberapa tanaman penting seperti padi dan tomat, dengan 19 ortolog pada beras dan 15 pada tomat. Mereka dapat berevolusi untuk memiliki fungsi yang berbeda dalam pertahanan dan pengembangan antivirus. Misalnya, ketika terinfeksi oleh rice stripe antivirus (RSV), RSV coat protein (CP) memicu akumulasi JA dan meningkatkan regulasi faktor transkripsi JA-responsive JAMYB untuk berikatan langsung dengan promotor AGO18 untuk mengaktifkan transkripsi AGO18 [139]. AGO18 akan mengikat dan sequester miR168, yang meningkatkan akumulasi AGO1 untuk proses antivirus [140]. Di sisi lain, AGO18 secara istimewa mengikat miR528 untuk mengatur akumulasi ROS dan melawan infeksi virus [141]. Data kami yang tidak dipublikasikan juga menunjukkan bahwa beberapa ortolog AGO pada tomat memiliki fungsi yang berbeda dibandingkan dengan Arabidopsis.

5. Penekan Virus RNAi

Dalam perlombaan senjata pertahanan dan kontra-pertahanan antara tanaman inang dan virus, virus mengembangkan protein VSR untuk menghambat kekebalan bawaan antivirus berbasis RNAi. VSR menargetkan langkah-langkah berbeda dari jalur antivirus berbasis RNAi untuk menangkal kekebalan antivirus yang dilestarikan (Tabel 1) [142.143].

Penangkal VSR yang sangat umum adalah menghambat amplifikasi siRNA. Sebagai contoh, 2b CMV, C1 virus China keriting daun kuning tomat (TYLCCNV), dan P6 virus stunt kuning padi (RYSV) mengganggu biogenesis dependen RDR1/6- siRNA sekunder [155.180.185]. V2 dari geminivirus keriting daun kuning tomat (TYLCV), P2 dari RSV, dan P4 dari rice stripe mosaic virus (RMSV) berinteraksi dengan SGS3 untuk menghambat biogenesis siRNA sekunder [181,182,189]. Protein Geminivirus V2 juga ditemukan mengganggu interaksi calmodulin-CAMTA3, yang menurunkan ekspresi RDR6 untuk mengurangi biogenesis vsiRNA [97].

Beberapa VSR ditemukan menghalangi persepsi atau pemotongan dsRNA virus. Sebagai contoh, CP dari TCV dapat menghambat aktivitas dicing dari DCL4 [55], dan P6 dari cauliflower mosaic virus (CaMV) berinteraksi dengan DRB4 untuk memblokir pengikatan dsRNA [154]. Beberapa VSR, seperti NS virus layu bintik tomat (TSWV) dan Hc-Pro virus kentang Y (PVY), juga berikatan dengan dsRNA virus panjang, yang dapat menghalangi penginderaan atau pemrosesan RNA virus oleh DCL. Beberapa VSR lain dapat secara langsung menargetkan vsiRNA untuk menghambat kekebalan bawaan antivirus berbasis RNAi. Sebagai contoh, P19, VSR tombusvirus yang terkenal, mengikat dan mengasingkan vsiRNA, sementara RNase III dari ubi jalar chlorotic stunt crinivirus (SPCSV) mengikat dan memediasi degradasi siRNA, dan HC-Pro dari zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) menurunkan siRNA stabilitas dengan mengganggu metilasi siRNA oleh HEN1. Mengganggu fungsi antivirus AGO efektor adalah strategi lain yang digunakan oleh beberapa VSR. Misalnya, P0 dari potato leafroll virus (PLRV) dapat memediasi degradasi AGO1, dan 2b CMV dapat mengganggu AGO1 dan AGO4 serta mengganggu fungsinya.

Anehnya, tidak seperti VSR di atas yang menetralkan kekebalan bawaan antivirus berbasis RNAi, mekanisme lain ditemukan untuk memusuhi tanggapan antivirus oleh beberapa VSR. Baru-baru ini, sebuah penelitian menunjukkan bahwa VSR p19 dapat berinteraksi dengan receptor-like kinase (RLK) HAMPIR MERISTEM 1 (BAM1) dan BAM2 untuk menghambat pergerakan sel-ke-sel dari pembungkaman RNA [193.194]. VSR C4 dari virus Guangdong keriting daun tomat (ToLCGdV) juga dapat berinteraksi dengan BAM1 untuk menekan PTGS dan membalikkan TGS yang dimediasi metilasi [195]. Selain itu, akumulasi bukti menunjukkan interaksi tanaman-virus termodulasi autophagy [196.197]. Dilaporkan bahwa cargo receptor NEIGHBOR OF BRCA1 (NBR1) dapat menargetkan HC-Pro untuk menekan akumulasi virus TuMV [198]. Namun, B, VSR dari barley stripe mosaic virus (BSMV), menargetkan AUTOPHAGY PROTEIN7 (ATG7) untuk mengganggu interaksi ATG7-ATG8 dan meningkatkan infeksi virus [199].

Sekarang kita tahu bahwa hampir semua virus tanaman, terutama virus tanaman patogen, memiliki satu atau lebih VSR. Keberadaan VSR berkontribusi pada keberhasilan agresi virus dan epidemi virus; mereka juga sangat menghalangi apresiasi kita terhadap kekebalan bawaan antivirus yang sangat diperlukan pada tumbuhan dan eukariota lainnya.

For more information:1950477648nn@gmail.com