Новый механизм РНК-интерференции определяет реакцию растений на внешний стресс

Международная исследовательская группа под руководством профессора Хунвэя Го из Южного университета науки и технологий улучшила понимание того, как РНК-интерференция работает в сочетании с реакцией на стресс. Их исследование, посвящённое растительной РНК, было опубликовано в журнале Nature (IF = 43.07) под названием "Plant 22-nucleotide siRNAs mediate translational repression and stress adaptation".

Ключевые открытия:

  • В мутантах растения-модели Arabidopsis была идентифицирована большая группа эндогенных 22-нуклеотидных siRNA, играющих важную биологическую роль.
  • Эти 22nt siRNA опосредуют адаптацию к стрессу и ингибирование трансляции, что стало прорывом в изучении малых РНК у растений.
  • Работа развивает предыдущие исследования команды, опубликованные в Science в 2015 году.

Механизм действия:

  • Производство 22nt siRNA зависит от RDR6 (РНК-зависимой РНК-полимеразы 6) и DCL2 (одного из белков Dicer-like).
  • Около половины всех 22nt siRNA продуцируется двумя генами нитратредуктазы (NIA1 и NIA2), участвующими в метаболизме азота.
  • В отличие от 21nt siRNA, 22nt siRNA после связывания с белком AGO1 приводят к ингибированию трансляции их соответствующих мРНК, а не к их деградации.
  • AGO1-ассоциированные 22nt siRNA также индуцируют вторичную амплификацию малых РНК, увеличивая количество 22nt siRNA при отсутствии активности DCL4.

Биологическая роль в условиях стресса:

  • При ограничении азотного питания у растений наблюдались фенотипы, тормозящие рост, и накапливалось большое количество 22nt siRNA, в том числе от генов NIA1/2. Общая трансляция в растениях снижалась.
  • Учёные предполагают, что растения реагируют на стресс (дефицит азота), снижая использование белков и увеличивая производство 22nt siRNA. Это снижает уровень белков NIA, ответственных за восстановление нитрата до нитрита — ключевого этапа в синтезе аминокислот.

Вывод:

Редко изучаемые 22nt siRNA представляют собой новый механизм для борьбы с внешними стрессами окружающей среды. Растения могут временно тормозить рост, снижая эффективность трансляции белков и энергопотребление, что обеспечивает их выживание. Этот механизм регуляции трансляции может быть важным узлом для реакции на различные экологические стрессы.

2020-04-30