Nature Plant｜Poly(A)结构是植物体区分敌友的关键

近日，东京大学研究人员发现，植物的免疫系统可以根据RNA末端是否具有螺纹珠状结构来识别一段RNA是否是侵略者。他们的发现为回答了植物科学家困挠多年的问题？即为什么植物本身的RNA逃避其自己的防御机制，这为未来的生物技术技术改良作物铺平了道路。这一成果发表在最新的《Nature plant》上。

人类的免疫系统通过与病毒和其他外来物质作斗争来保护我们免受疾病和感染。植物还具有抵御入侵者的机制，称为转录后基因沉默，其通过将其与非外来RNA区分而攻击外源RNA，但不与来自植物的RNA竞争。

“虽然以前的研究表明，在RNA末端的长链腺苷核苷酸（称为poly（A））和/或在RNA起始的特殊结构，帽结构可能是决定是否触发植物免疫系统，到目前为止还没有研究能够提供明确的证据，“东京大学分子和细胞生物科学研究所的Hiro-oki Iwakawa助理教授说道。

Fig.1 The flowering plant Arabidopsis thaliana's immune system, called post-transcriptional gene silencing (PTGS), defends against invaders by recognizing and attacking foreign RNAs, which are distinguished by their lack of a poly(A) tail. Credit: 2017 Kyungmin Baeg, Hiro-oki Iwakawa, and Yukihide Tomari.

Tomari和实验室成员Iwakawa和博士生Kyungmin Baeg从拟南芥（一种小型开花植物）产生了一种RNA依赖性RNA聚合酶6（RDR6）蛋白，该蛋白是启动防御机制的关键酶，并观察了当其与外来RNA含有不同从长度的poly(A)，RDR6的表现的行为.

    研究组发现，如果RNA末端含有poly（A）尾，免疫系统不认为RNA是入侵者，而缺少尾巴的RNA被认为是外源的，引发了防御反应。

“最初，我们假设多种蛋白质将参与区分两种RNA，”Baeg说。他继续说，“令我们吃惊的是，RDR6本身可以区分聚（A）尾的存在，这种单酶系统比我们最初想象的要简单得多，更加地优雅。

参考文献：

The polyA tail blocks RDR6 from converting self mRNAs into substrates for gene silencing, Nature Plants,  

Abstract

It remains unclear how post-transcriptional gene silencing (PTGS) in plants discriminates aberrant RNAs from canonical messenger RNAs (mRNAs). The key step of plant PTGS is the conversion of aberrant RNAs into double-stranded RNAs by RNA-DEPENDENT RNA POLYMERASE6 (RDR6). Here, we show that RDR6 itself selects aberrant poly(A)-less mRNAs over canonical polyadenylated mRNAs as templates at the initiation step of complementary strand synthesis. This mechanism can be viewed as an innate safeguard against ‘self-attack’ by PTGS.