Антисмысловые-РНК при гомологично-зависимой устойчивости

Эксперименты, описанные выше, привели к разработке гипотетических моделей пост-транскрипционного молчания гена и патоген-производной устойчивости к вирусам. В этих моделях предложен механизм подавления накопления ядерцой РНК (молчание гена) и вирусных m-РНК, имеющих гомологичные последовательности с трансгеном.

Для такого механизма необходима высокая степень специфичности последовательностей. Для объяснения механизма реализации высокой степени специфичности последовательностей было сделано предположение, что в данном случае имеют место взаимодействия комплементарных последовательностей азотистых оснований, в которых участвует РНК, продуцируемая трансгеном. Взаимодействием этой трансгенной РНК с вирусной РНК можно объяснить гомологичнозависимую устойчивость трансгенного растения к вирусу, а при взаимодействии с РНК ядерного происхождения — гомологично-зависимое молчание гена.
Возникающий при этом первый вопрос — это вопрос о происхождении минус цепи (‘антисмысловой цепи) РНК. Вирусная минус цепь РНК, синтезируемая на матрице вирионной РНК и участвующая в процессах репликации вирусного генома, по-видимому, не может принимать участие в обсуждаемом процессе, так как феномен молчания гена может иметь место независимо от вирусной инфекции.
Наиболее вероятным претендентом на роль — цепи РНК-блокатора может быть антисмысловая РНК, имеющая нуклеотидную последовательность — комплементарную последовательности РНК, являющейся продуктом транскрипции трансгена. Эти антисмысловые РНК могут быть синтезированы РНК-зависимой РНК-полимеразой (RdRp) растения-хозяина, при использовании трансгенной РНК в качестве матрицы. Такие антисмысловые РНК могли бы комплементарно связываться с трансгенной и вирусной РНК (рис. 14.5А).
Прямым экспериментальным доказательством возможности синтеза антисмысловых РНК и их участия в пост-транскрипционном молчании гена и в механизмах устойчивости к вирусу является обнаружение того факта, что при искусственном введении РНК в протопласты ячменя образуются комплементарные копии этой РНК. Кроме того, была выделена и охарактеризована биохимически РНК-зависимая РНК-полимераза растения-хозяина.


Рис. 14.5. Антисмысловые РНК и гомологично-зависимая устойчивость. (А) Синтез антисмысловых фрагментов вирусной РНК. Представлена модель, в которой предположено, что вирусная кДНК-трансген транскрибируется, а потом копируется кодируемой растением-хозяином РНК-зависимой РНК-полимеразой (RdRp) в виде маленьких фрагментов антисмысловых РНК. Вирусная кДНК может быть окружена активными элементами вирусного генома, которые необходимы либо для репликации, либо для инкапсидации и/или для транспорта от клетки к клетке. (В) Гипотетические молекулярные механизмы, реализации антисмысловой РНК-опосредованной гомологично-зависимой устойчивости. Антисмысловые-РНК-фрагменты связываются с гомологичной вирусной или трансгенной РНК с разными последовательностями в зависимости от того, является ли РНК-мишень вирус- или трансген-производной, или в зависимости от функции белка, кодируемого гибридизующимся участком или от того, имеет ли РНК какую-либо другую функцию кроме функции белок-кодирующей матрицы, (i) и (п) — антисмысловые РНК связывается с трансгеном (i) и/или с вирусной (ii) РНК, блокируя трансляцию и тем самым дестабилизируя транскрипты.

Если кодируемый белок необходим для репликации вируса, накопление вирусной геномной РНК ингибируется; (iii) и (iv) — связывание антисмысловых-РНК-фрагментов с трансгенными (iii) и вирусными (iv) РНК «подставляет» их под РНК-азу, специфичную к двуцепочечным РНК, которая расщепляет транскрипт-мишень; и (v) — связывание с антисмысловыми-РНК маскирует регуляторные элементы вирусного генома, предотвращая его взаимодействие с ви- рус-кодируемым белком (VP). VP-PHK взаимодействие может быть необходимо для репликации вируса, транспорта и других существенных фаз инфекционного цикла. Ингибирование этого взаимодействия может, следовательно, предотвратить накопление вируса в зараженном растении (Lindbo et al., 1993)

Существует несколько способов, которыми образование дуплекса РНК 483 может влиять на накопление РНК хозяина и вируса и вызывать устойчивость к вирусу и молчание гена. Например, участки спарившихся оснований РНК, могут разрушаться РНК-азами, специфичными для двуцепочечных РНК. Эти участки могут также нарушать трансляцию РНК. Такого рода воздействия на восприимчивость к РНК-азе и трансляцию могут быть причиной снижения количества накапливающихся вирусных и ядерных РНК.
Обсуждаемые модели описывают лишь возможные механизмы ответной реакции трансгенного растения, обладающего гомологично-зависимым типом устойчивости, при взаимодействии с вирусом в некоторых конкретных системах «патоген — хозяин». Известно, однако, что одни и те же вирусные конструкции могут демонстрировать гомологично-зависимую устойчивость и феномен молчания гена в одних растениях и другой тип устойчивости в других.
В наиболее крайних случаях гомологично-зависимая устойчивость является конститутивным признаком: трансгенные растения устойчивы еще до заражения вирусом на всех стадиях развития. Однако, существуют также промежуточные случаи, когда полная устойчивость индуцируется только через неделю и более после заражения вирусом, который имеет гомологичные с трансгеном нуклеотидные последовательности. Эта индуцируемая форма устойчивости была названа «восстановлением», так как вирус- инфицированные растения сначала выглядят больными, а потом приобретают здоровый внешний вид. В восстановленных частях растения, как правило, индуцирующий вирус не обнаруживается. Более того, пост-транскрипци- онное молчание вирусного трансгена по времени совпадает с развитием устойчивости. Предполагается, что гомологично-зависимая устойчивость и молчание трансгена индуцируются только в том случае, если общее количество вирусной и трансгенной РНК превышало пороговый уровень .
Другое доказательство, свидетельствующее о пороговой активации молчания гена, основано на анализе транскрипции трансгена и дозы трансгена у линий, трансформированных генами вирусов YBK и ВПТ. В этих случаях устойчивость, в общем, была выше у линий с более высокими уровнями транскрипции или дозами трансгена. По-видимому, увеличение дозы трансгена обеспечивает уровни транскриптов выше порогового, и вследствие этого активируется гомологично-зависимая устойчивость.
Взаимосвязь между дозой трансгена и гомологично-зависимой устойчивостью и молчанием гена обнаружена также в случае устойчивости к ХВК и к вирусу пятнистого увядания томата.

Еще по теме Антисмысловые-РНК при гомологично-зависимой устойчивости:

1. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ К ДЕГРАДАЦИИ антропогенно-нарушенных болотных экосистем ПРИ ИХ ОКУЛЬТУРИВАНИИ И.И.
2. 8* От РНК к генам. Прогенота
3. Транспортные РНК и синтез гена
4. 5-6. Прыгающие гены и редактирование РНК
5. ИЗМЕНЕНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ РНК И ДНК В КОРНЯХ И ЛИСТЬЯХ ВИНОГРАДА, ПОРАЖЕННЫХ ФИЛЛОКСЕРОЙ
6. ЧАСТЬ I. ЗАБОЛЕВАНИЯ, ВЫЗЫВАЕМЫЕ РНК-СОДЕРЖАЩИМИ ВИРУСАМИ
7. ЭКСПЕРТИЗА ЖИВОТНЫХ ПРИ ОКАЗАНИИ АКУШЕРСКОЙ ПОМОЩИ ПРИ ПЕРИНАТАЛЬНОЙ ПАТОЛОГИИ И ГИНЕКОЛОГИЧЕСКИХ БОЛЕЗНЯХ
8. 3.4.3. Использование генетической информации в процессах жизнедеятельности 3.4.3.1. Роль РНК в реализации наследственной информации
9. Зависимость растений от животных.
10. ВТОРИЧНЫЕ ВОДНЫЕ МАССЫ И ЗАВИСИМЫЕ ОКЕАНИЧЕСКИЕ ПОПУЛЯЦИИ
11. Нетрофическая зависимость животных от растений.
12. Трофическая зависимость животных от растений.
13. О зависимости продуктивности растений от свойств почвы.
14. ЗАВИСИМОСТЬ ЖИВОТНЫХ ОТ ГЛАВНЕЙШИХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ
15. Урожайность зерна гибридов кукурузы в зависимости от интенсивности технологии возделывания
16. V УСТОЙЧИВОСТЬ К ГИПЕРТЕРМИИ
17. УСТОЙЧИВОСТЬ БОЛОТНЫХ СИСТЕМ
18. 8.6. ЗАВИСИМОСТЬ ПРОЯВЛЕНИЯ СТАРЕНИЯ ОТ ГЕНОТИПА, УСЛОВИЙ И ОБРАЗА ЖИЗНИ
19. НАКОПЛЕНИЕ ХОРОШО- И СИЛЬНОРАЗЛОЖИВШЕГОСЯВЕРХОВОГО ТОРФА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВРЕМЕНИ НАЧАЛАБОЛОТООБРАЗОВАНИЯ
20. Реализация потенциала гибридов кукурузы в зависимости от сроков посева