Учёные раскрыли новый механизм иммунитета растений против вирусов
Аргининовое метилирование — важная посттрансляционная модификация, участвующая в регуляции транскрипции, процессинге РНК, репарации повреждений ДНК и иммунном ответе. Протеин-аргинин-метилтрансферазы (PRMTs) — это эволюционно консервативное семейство белков, ответственных за катализ метилирования аргинина.
Растительные PRMTs влияют на развитие и стрессоустойчивость растений через транскрипционный и посттранскрипционный контроль. Однако оставалось неизвестным, участвуют ли PRMTs в устойчивости растений к болезням.
Китайские учёные установили, что PRMT6-опосредованное метилирование аргинина вирусного супрессора РНК-сайленсинга (VSR) является новым механизмом иммунитета растений против вирусов. Их работа «Protein targeting methyltransferase 6 media antiviral immunity in plants» была опубликована в журнале Cell Host & Microbe 5 августа.
siRNA-опосредованный противовирусный генный сайленсинг играет ключевую роль в защите растений от вирусов. VSR, кодируемые вирусами, ингибируют противовирусный РНК-сайленсинг.
В ходе коэволюции растения-вирус растения выработали дополнительные стратегии противодействия, нацеленные на VSR, такие как аутофагия и иммунитет, опосредованный NLR-содержащими иммунными рецепторами.
Белок P19, кодируемый вирусом кустистости томата (TBSV), — хорошо изученный VSR, который способствует системному движению вируса, связываясь с siRNA-дуплексом.
Предыдущее исследование команды профессора Цао Сяофэна показало, что сверхэкспрессия PRMT6 может восстановить фенотип сверхэкспрессии P19 у Arabidopsis, в то время как нокаут PRMT6 усугубляет этот фенотип. Это намекало на возможную роль PRMT6 в противовирусных ответах у растений.
Поскольку томат — естественный хозяин TBSV, команда Цао сотрудничала с командой профессора Ли Фэна из Университета Хуачжун для изучения роли PRMT6 в противовирусных ответах томата.
Биоинформатический анализ позволил идентифицировать белок томата SlyPRMT6, гомологичный PRMT6 человека и Arabidopsis. Мутанты с нокаутом SlyPRMT6 демонстрировали сниженную устойчивость томата к инфекции TBSV, а сверхэкспрессия SlyPRMT6 повышала устойчивость. Это указывало на роль SlyPRMT6 в противовирусных ответах томата.
Затем в естественной популяции томата были идентифицированы два аллеля PRMT6, показавшие значимую корреляцию с уровнями экспрессии PRMT6 и устойчивостью к TBSV. Это открытие предполагает, что аллель, связанный с высокой экспрессией, может быть ценен для селекции на устойчивость.
Дальнейший анализ показал, что PRMT6 взаимодействует с P19, ингибируя его VSR-активность за счёт снижения способности связывать siRNA. Механистические исследования выявили, что PRMT6 уменьшает сродство P19 к siRNA, метилируя остатки R43 и R115, которые критически важны для димеризации и взаимодействия с siRNA-дуплексом.
Точечные мутации и эксперименты с временной экспрессией в Nicotiana benthamiana показали, что мутации R43 и R115 ослабляют функцию P19 как супрессора сайленсинга.
Последующие эксперименты по двугибридному анализу в дрожжах и коиммунопреципитации, а также предыдущий структурный анализ комплекса P19-siRNA показали, что SlyPRMT6 нарушает образование гомодимера P19, метилируя аргинин 43.
Кроме того, метилирование аргинина 115 нарушало связывание димеров P19 с siRNA, тем самым ослабляя функцию P19 как супрессора сайленсинга.
Это исследование раскрывает новый механизм PRMT6-опосредованного противовирусного иммунитета, дополняющий неизвестные пути NLR-опосредованного иммунитета и аутофагии.