研究确定了帮助植物抵抗细菌感染的机制

由加州大学河滨分校的植物病理学家领导的一个小组已经确定了一种可以帮助对抗细菌感染的植物调节遗传机制。“通过更好地理解这种分子调控机制，我们可以修改或处理作物以诱导其对细菌病原体的免疫反应，” 领导该研究的微生物学和植物病理学教授Hailing Jin说。

Jin的研究小组致力于生物学家广泛使用的小型开花植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)作为模式物种，发现Argonaute蛋白是RNA干扰机制中的主要核心蛋白，在细菌过程中受到“翻译后修饰”的控制。感染。

该过程控制Argonaute蛋白及其相关的小RNA分子的水平，所述小RNA分子通过干扰基因表达来调节生物过程。这为调节RNA干扰机制提供了双重保障。RNA干扰或RNAi是许多生物用于调节基因表达的重要细胞机制。它涉及关闭基因，也称为“基因沉默”。

Jin的实验室之前的一项研究发现，拟南芥中的10种Argonaute蛋白中的一种是由细菌感染诱导的，并有助于植物免疫 - 蛋白质水平越高，植物免疫力越高。然而，高水平的蛋白质会限制植物的生长。

在正常的植物生长条件下，Argonaute蛋白及其相关的小RNA很好地受精氨酸甲基化控制 - 精氨酸甲基化是Argonaute蛋白的一种翻译后修饰。这可以调节Argonaute蛋白质并防止其积累到高水平。与Argonaute蛋白质相关的小RNA也被阻止积累到更高水平，使植物能够节省生长能量。

然而，在细菌感染期间，Argonaute蛋白的精氨酸甲基化被抑制，这导致Argonaute蛋白及其相关的小RNA的积累，其有助于植物免疫。这两个变化共同使植物能够生存并保护自己。

“如果Argonaute蛋白和相关的小RNA在正常条件恢复后仍保持在如此高的水平，那将对植物生长产生不利影响，”Jin说。“但是，在正常条件下恢复的Argonaute蛋白的翻译后修饰降低了这些水平以促进植物生长。”

研究结果出现在Nature Communications中。

Jin解释说，所有植物都拥有RNAi机制，以及与植物免疫相关的等效Argonaute蛋白。在所有哺乳动物，植物和大多数真核生物中都观察到RNA沉默。

“直到我们的研究，Argonaute 蛋白质在病原体发作过程中如何得到控制尚不清楚，以及植物的免疫反应如何受到RNAi机制的调控在很大程度上是一个谜，”在UCR担任Cy Mouradick Endowed主席的Jin表示。是UCR综合基因组生物学研究所的成员。“我们的第一项研究表明，翻译后修饰可以调节植物免疫反应中的RNAi机制。”