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干扰植物免疫应答?真菌为了感染植物也太努力了……

2023-08-09 10:54 作者:TheraXyte  | 我要投稿

真菌病原体侵染植物的过程中,可通过向植物细胞传递小RNA分子,诱导宿主免疫基因沉默,从而有利于真菌的生存。

题目:Fungal small RNAs ride in extracellular vesicles to enter plant cells through clathrin-mediated endocytosis;

期刊:Nature communications;

影响因子:17.694.

在真菌病原体与植物之间存在跨界RNA干扰(cross-kingdom RNA interference),其中的一个重要过程是,来自真菌的sRNAs转移到植物,并利用宿主AGO蛋白来沉默宿主产生免疫应答的基因。阻断上述过程可能成为有效的抗真菌策略,但前提条件是要先搞清楚真菌sRNAs进入宿主细胞的机制。

作者推测,真菌可能通过细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)向宿主细胞传递sRNAs。为了验证这一推论,作者以灰霉菌(Botrytis cinerea)为实验对象进行了研究。

研究结果显示,灰霉菌感染拟南芥的过程中会大量分泌BcPLS1(灰霉菌四跨膜蛋白Punchless 1)阳性的EVs,BcPLS1可作为灰霉菌EVs标志物,且灰霉菌感染过程中起着关键作用。此外,这些EVs富含sRNAs,借助EVs的保护,sRNAs可免受不良环境因素的损伤。

灰霉菌感染拟南芥过程中分泌BcPLS1阳性EVs
灰霉菌通过EVs传递sRNAs

后续实验中,作者验证了灰霉菌分泌的EVs主要通过网格蛋白介导的内吞作用(clathrin-mediated endocytosis, CME)被植物细胞内化上述途径中的关键分子突变后,拟南芥对灰霉菌的敏感性下降。此外,在这些突变体中,灰霉菌sRNAs整合到AGO1蛋白的量显著降低,对宿主靶基因的抑制作用减弱。

CME影响植物对灰霉菌的抗性
灰霉菌sRNAs对宿主基因的作用

后续实验中,科研人员观察到灰霉菌感染部位聚集了大量网格蛋白包被型囊泡(clathrin-coated vesicles, CCVs),CCVs主要功能是促进细胞表面物质的内化。同时,灰霉菌EVs标志物BcPLS1拟南芥CLATHRIN LIGHT CHAIN 1CCVs核心组分之一共定位。此外,灰霉菌感染后,CCVs中检测到分泌的sRNAs。

CCVs在灰霉菌感染处聚集
CCVs处检测到灰霉菌sRNAs

以上实验结果表明,灰霉菌在感染植物的过程中可通过EVs传递sRNAs,这些sRNAs主要通过网格蛋白介导的内吞作用进入宿主细胞。该研究结果有助于揭示跨界RNA干扰中EVs发挥作用的分子机制,由于这一现象在宿主和寄生物之间普遍存在,对其机制的研究将有助于为抗病原体提供新的思路。


He B, Wang H, Liu G, Chen A, Calvo A, Cai Q, Jin H. Fungal small RNAs ride in extracellular vesicles to enter plant cells through clathrin-mediated endocytosis. Nat Commun. 2023 Jul 20;14(1):4383. doi: 10.1038/s41467-023-40093-4. PMID: 37474601; PMCID: PMC10359353.


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