上海植物逆境中心Rosa Lozano-Duran课题组揭示植物病毒干扰RNA沉默的新机制！

为了保证其成功入侵宿主植物，病毒需要利用细胞分子机制，不仅要让病毒复制和传播，而且要有效地抑制防御（New Phytologist | 烟草AGO1同源物的靶向失活揭示其在发育和抗病毒防御中的独特作用！）。在植物中，RNA沉默被认为是抗病毒防御的主要层级（Cell Host & Microbe | 研究揭示JA信号增强水稻的RNA沉默和抗病毒能力！）。RNA沉默包括转录后基因沉默（PTGS），是对病毒感染过程中产生的双链RNA（dsRNA）分子存在的一种保守反应，以序列特异性方式靶向病毒基因组和转录本，并导致其降解或抑制翻译。迄今为止所描述的几乎所有植物病毒都编码至少一种蛋白作为RNA沉默的抑制子，这对保证完全感染的建立是至关重要的，这一事实说明了PTGS抵御病毒的功效。

RNA沉默的一个重要特性是其在细胞之间移动的能力，这取决于21nt小干扰（si）RNA（Nature Plants | 小RNA的神奇之旅）。RNA沉默的这种移动性使得病毒入侵的信息可以在感染的前方传播，从而"免疫"远处的组织；最近已经证明了移动的siRNA介导的非细胞自主RNA沉默对于病毒感染期间植物恢复的功能相关性（eLife：卵菌的小RNA通过与植物RNA诱导沉默复合体结合实现致病）。

系统发育不相关的病毒编码的沉默抑制子干扰RNA沉默的细胞间移动；然而，这些沉默抑制子中的大多数也能局部抑制沉默，这种能力被认为是它们对沉默信号的细胞间移动产生影响的基础。一个例外是来自双生病毒番茄黄叶卷曲病毒(TYLCV)的C4，它不作为一个强大的局部沉默抑制子，但可以干扰由siRNA介导沉默的细胞间传播。C4与两个受体类激酶(RLKs)BAM1和BAM2的胞内域相互作用，这种相互作用在质膜处特别强；BAM1和BAM2是RNA沉默的细胞间传播所需的冗余，表明C4抑制了BAM1/2的这种功能。

近日，权威期刊New Phytologist报道了上海植物逆境中心Rosa Lozano-Duran课题组的最新相关研究成果，题为The viral silencing suppressor P19 interacts with the receptor‐likekinases BAM1 and BAM2 and suppresses the cell‐to‐cell movement of RNA silencing independently of its ability to bind sRNA的研究论文。

在拟南芥中，BAM1/2在维管结构中强烈表达，植物病毒通过维管结构传播建立系统感染。干扰RNA沉默及其运动应该是病毒感染成功的必要条件。虽然这种干扰可以发生在该途径的不同步骤，因为BAM1/2已被提出在RNA沉默的细胞到细胞的传播中发挥作用，并由双生病毒编码的蛋白质为目标，科研人员推理其他植物病毒也可能已经进化到针对BAM1/2或含有BAM1/2的蛋白质复合物。为了检验这个想法，科研人员选择了番茄丛矮病毒(TBSV；Fam.Tombusviridae)中著名的沉默抑制子P19。惊人的是，科研人员发现P19在联合免疫共沉淀(co-IP)实验中与BAM1和BAM2关联，可以在细胞外围发现，并在双分子荧光互补(BiFC)实验中与BAM1/2相互作用；值得注意的是，P19在质膜上与BAM1/2相互作用，但优先在质膜上。这些结果强烈地表明，BAM1/2被独立进化的病毒沉默抑制子所靶向，因此表明这些RLKs在植物-病毒相互作用中具有潜在的核心作用。 

P19结合sRNA，以细胞自主的方式抑制RNA沉默；值得注意的是，P19还能抑制沉默的细胞间扩散，这一特性被认为是sRNA被病毒蛋白封存的直接结果，这一观点得到了免疫沉淀实验的支持。结构研究揭示了P19的一个同源物结合一个21nt RNA二聚体，并确定了两个色氨酸残基W39和W42参与了接触；W39/W42的突变损害了P19局部抑制RNA沉默的能力。结果表明，这些并不影响P19和BAM1/2之间的相互作用。科研人员推断，由于P19以BAM1为靶点，这种病毒蛋白抑制RNA沉默运动的能力可能是由两个叠加的独立机制支撑的，即sRNA分子的封存和与BAM1/2的相互作用。为了确定P19是否能以sRNA结合独立的方式干扰RNA沉默运动，科研人员在SUC-SUL背景中产生了表达野生型P19或潜在的sRNA结合破坏版本P19^W39/42R的转基因拟南芥植物。转基因SUC-SUL植株表达叶绿素生物合成所必需的SUL基因(At4g18480)的部分倒置重复(SUC2-SUL-LUS)，导致产生针对SUL的21-和24-nt siRNA以及随后的基因沉默；21-nt siRNA的细胞到细胞的移动导致维管周围的失活表型。科研人员为每个版本的P19选择了三个独立的转基因系，显示该转基因的不同表达水平;在SUC2-SUL-LUS转录物的积累中，没有一个系受到影响。引人注目的是，P19^W39/W42R可以抑制RNA沉默从维管中扩散达到与野生型相似的程度，表明P19阻止RNA沉默的细胞间移动的能力不需要类野生型的sRNA结合，因此很可能独立于sRNA的封存。因此，P19所表现出的抑制RNA沉默的细胞自主性和非细胞自主性的能力很可能是可以解除耦合的。这开启了一种可能性，即P19通过与BAM1/2的相互作用阻止RNA沉默的细胞到细胞的传播，遵循与TYLCV编码的C4蛋白所表现的类似策略。

病毒沉默抑制子P19在质膜上与BAM1相互作用，并干扰RNA沉默的细胞到细胞的运动，与它结合sRNA的能力无关

P19与BAM1相互作用

 P19和P19W39/W42R与BAM2相互作用

综上所述，科研人员的研究结果对P19在沉默抑制中的作用的分子机制有了新的认识，并发现BAM1/2是独立进化的植物病毒的趋向性靶向蛋白，使其成为未来探索的抗病毒育种和编辑策略的潜在候选者。

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