Small RNAs in viral infection and host defense

Small RNAs in viral infection and host defense

唐蜜蜜2009-5-20

内 容

• 抗病毒防御中的小 RNA 途径

• 病毒 siRNAs 的种类及起源

• 病毒 siRNAs 在宿主抵抗中的作用机制

近十年来生命科学界最重要的发现之一，非常重要的一类非编码调节性 RNA 分子。

在多个生物学（生长，增殖，分化，调亡等）过程中起非常重要的作用。比如干细胞分化，植物抗逆性， RNA 沉默等。

可以指导 mRNA 和单链病毒 RNA 的降解， DNA 和组蛋

白的修饰，以及翻译的阻止。病毒甚至可能用小 RNA 将自己的基因结合到宿主基因上，从而起到利用宿主基因表达的作用。

包括 microRNAs ， siRNAs 等。

Small RNAs

普遍存在于植物、真菌及部分动物中的具序列特异性的基因沉默现象。

是生物抵抗异常 DNA( 病毒、转座因子和某些高重复

的基因组序列 )的保护机制 ,同时在生物发育过程中扮演着基因表达调控的角色。

利用小干扰 RNA 来特异性结合和抑制侵入的核苷酸活

性的可诱导的防御途径。

RNA 沉默

小 RNA 途径

Dicer: 是 RNAase Ⅲ家族中的一员。 AGO: 一类庞大的蛋白质家族，介导 siRNA 和目标 mR

NA 相互作用，从而导致目标 mRNA 的切割或者翻译抑制 .

RISC: RNA 诱导产生的沉默复合物。

抗病毒防御

植物中RNA沉默组织病毒的扩增主要有两种方法。

包括： 1 、修复 生成 siRNA, 降解病毒RNA分子，减少病毒RNA在初

始感染细胞中的积累。

2、病毒协同作用 产生系统性抗病毒的沉默信号，传到其他组织器官。

• TBRV: 番茄黑环病毒• PVX/PVX: 马铃薯 X/Y 病毒组

病毒 siRNA 种类及来源

病毒 siRNAs 可以根据相应的 dsRNA 的来源而分

成三类。 dsRNA 是在病毒感染过程中通过不同的机制产

生的，与此相对应的 siRNA 就起着不同的作用。

病毒 siRNA 种类及来源

初级 siRNA

dsRNA 来自病毒 RNA 基因组在细胞质中的复制或者DNA 病毒在细胞核中的定向转录。

次级 siRNA

dsRNA 来自 ssRNA 模板。

结构相关 siRNA

病毒基因组中的碱基对分子内发夹结构或者转录产物。

病毒 siRNA 在系统沉默中的作用机制

RNA 沉默是一种防御机制，它破坏 dsRNA起始沉默，并把产物 siRNA 作为特殊的因子结合到其它具有互补序列的核酸分子上。在抗病毒防御中， siRNA 可以通过几种不同的方式发挥作用。

病毒 siRNA 在系统沉默中的作用机制

• 通过 siRNA–RISC切割病毒转录产物

• 转录沉默

• 可能的途径：病毒 siRNA 在系统沉默中是信号分子。

• 内源性小 RNAs 在宿主抗病毒中发挥作用。

病毒 siRNA 在系统沉默中的作用机制

通过 siRNA–RISC切割病毒转录产物 病毒 siRNAs 在病毒抵抗中的最显著的作用

是将 RISC复合物导向病毒基因组和亚基因组单链 RNA 中，引起 RNA 的破坏。

目前还没有证据证明在植物中存在病毒 siR

NAs 指导的转移抑制。

病毒 siRNA 在系统沉默中的作用机制

转录沉默

病毒 siRNAs 指导的转录沉默可能给宿主提供了更强的病毒防御。

但目前只有间接的证据证明这种机制在植物

中存在。

病毒 siRNA 在系统沉默中的作用机制

可能的途径： 病毒 siRNA 在系统沉默中是信号分子

沉默信号传递路线跟病毒感染一致，并且在病毒RNA 感染以前，但是系统沉默信号仍然不是特别清楚。

病毒 siRNA 在系统沉默中的作用机制

内源性小 RNAs 在宿主抗病毒中发挥作用 miRNA 在植物中可以起到病毒抵抗的作用，但是

结合人工 miRNA 结构的野生型病毒是否可以突变来清除 miRNA 的结合还有待研究。

展 望

对小 RNA 途径的理解在过去几十年中取得了很大的进步，这得益于认识到基因沉默是一种抗病毒机制，以及用病毒系统进行研究的方法的应用。病毒防御中的基因沉默最主要的方面仍然是病毒的系统性扩散。

但是关于系统性沉默信号及这些分子的形成的认识等关键性方面的研究还有待深入。