Plísňové antivirové odpovědi kontrolované dynamikou úpravy RNA a transkripčního faktoru

Exprese symptomů virových infekcí je vedlejším produktem komplexních molekulárních dráh hostitelů viru. Ty zůstávají do značné míry neznámé, zejména v případě patogenních systémů houby-viru. Plísňové antivirové odpovědi zahrnují tři známé mechanismy: interference RNA (RNAI), post-transcripční mechanismus, který inhibuje replikaci viru; Transkripční přeprogramování; a rozpoznávání sebe versus ne-já, které omezuje přenos virů v buňkách v houbách. Zatímco mnoho houbových virů (mykovirů) způsobuje asymptomatické infekce u jejich hostitelů, mechanismy, které jsou základem indukce nebo potlačení symptomů, nejsou dobře známy.

Několik genetických studií se pokusilo prozkoumat plísňové faktory zapojené do antivirových odpovědí, ale přesné geny a dráhy související s indukcí symptomů u hub zůstávají otevřenou otázkou.

V této souvislosti se výzkumný tým z Japonska vedený docentem Shinji Honda z Fakulty lékařských věd, University of Fukui, Japonsko a profesor Nobuhiro Suzuki z Institutu pro vědu a zdroje rostlin, Okamaama University, rozhodl vyřešit. Použili svůj nedávno zavedený virologický systém plísní Neurospora crassa odhalit geny a dráhy zapojené do indukce symptomů po virové infekci. Jejich zjištění byla zpřístupněna online 24. března 2025 a byla vydána v svazku 33, vydání 4 prestižního deníku Hostitel Cell a mikrob 9. dubna 2025.

„V této studii jsme ukázali, že enzymy editující A-to-I RNA, jejichž exprese je vysoce zvýšená po virové infekci, konkrétně modifikují mRNA sousedních genů transkripčního faktoru hlavního transkripčního faktoru v plísňovém genomu,“ Dr. Honda představuje hlavní téma jejich práce. Jeho výzkumný tým dříve izoloval dva viry, které infikovaly N. Crassapoprvé na světě. Jeden z nich, Neurospora Crassa Fusarivirus 1 (NCFV1), je obvykle asymptomatický u divokého typu N. Crassaale způsobuje různé profily symptomů u mutantů s deficitem RNAi, což zdůrazňuje komplexní souhru mezi virem, hostitelskou genetikou a vývojem symptomů. Později tento systém vyvinuli pro provádění mutačních a genetických analýz, aby pochopili, jak jsou antivirové odpovědi kontrolovány v tomto plísňovém virovém systému.

Když je systém RNAi odstraněn z infikovaného viru N. CrassaVědci pozorovali růstové defekty v kmeni ve srovnání s divokými typy spolu s výjimečně vysokými hladinami virových transkriptů v infikovaných hubách. Aby pochopili, jak vypnutí systému RNAi spustí takový příznak, zkoumali vzorce genové exprese v tomto kmeni. Mezi upregulovanými geny konkrétně zaznamenali dva pojmenované geny Old-1 a Old-2které byly odhaleny, že obsahují deaminázové domény.

Tým dále zjistil, na která genomická místa jsou zaměřena na produkty Old-1 a Old-2-Old-1 a Old-2. Cílová místa byla přibližně 2 kb proti proudu od Old-1/2 V genomu, kde modifikuje stop kodon cílových transkriptů, aby pokračoval v translaci a vytvořil plný protein s doménami zinkových prstů. Tyto sousední regiony Old-1/2 V genomu byli pojmenováni jejich-1/2. Další experimenty ukázaly, že zatímco Old-1 je globální editor RNA zapojený do úpravy obou jejich-1/2 mRNA, Old-2 je specifický pro úpravy Jejich-2 mRNA. Regulační souhra těchto genů/proteinů v nepřítomnosti systému RNAi způsobuje hypersenzitivní reakce v plísňových buňkách během virové infekce.

Vyšetřování týmu o roli jejich-1/2 Geny odhalily různé výsledky v závislosti na tom, které Jejich Byly přítomny geny. Když je infikován asymptomatickým virem NCFV1, divokého typu N. Crassakterý obsahuje oba jejich 1 a Jejich-2 Geny, zůstávají asymptomatické, stav spojený se specifickou transkripční aktivací genů reagujících na anti-mykoviru (Amyregs). Výsledek se však změní v Jejich Genové mutanty: V mutantech infikovaných NCFV1 chybí pouze jejich 1 (Δzao-1), byly pozorovány závažné příznaky, pravděpodobně způsobené nadměrnou transkripční aktivací, což naznačuje, že jejich 1 je zásadní pro udržování asymptomatického stavu. Překvapivější, další vymazání Jejich-2 v tomto pozadí (Δzao-1/2) způsobilo, že se houba zotavila zdravá a stala se asymptomatickou. Tyto mutanty zcela neindukují amyregs, které jsou normálně aktivovány během infekce. To zdůrazňuje kritickou, ale složitou roli jejich-1/2 Při kontrole vývoje symptomů a aktivace plísňového antivirového transkripčního přeprogramování.

Proč vypíná systém RNAi takový příznak? Aby toto tajemství odhalili, vědci zkoumali funkce jejich 1 a Jejich-2 podrobněji. V asymptomatických houbách divokého typu je Zao-1 primárně exprimován jako kratší varianty proteinu (ZAO-1C/1C) generovaný přepínačem počátečního místa transkripce (TSS). Tyto kratší varianty Zao-1 pravděpodobně konkurují proteiny zao plné délky (Zao-1FL a zao-2FL) pro vazbu DNA. Tato konkurence se předpokládá, že vyrovnává transkripční odezvu a udržuje asymptomatický stav. Nicméně při absenci systému RNAi (v ΔQDE-2 mutanty) nebo kdy jejich 1 je smazáno (v Δzao-1 Mutanty), mechanismus je změněn. V ΔQDE-2 Mutanty, staré enzymy jsou nadměrně exprimovány a efektivně upravují předčasné stop kodony v obou jejich 1 a Jejich-2 Transkripty, což vede ke zvýšené produkci plné délky Zao-1FL a zao-2FL. V Δzao-1 Mutanti, zatímco jejich 1 chybí, staré enzymy účinně upravují Jejich-2 Přepis, což vede ke zvýšené produkci Zao-2FL. Tyto proteiny zao plné délky, zejména zao-2FL, působí jako silné transkripční faktory, které vyvolávají transkripční přeprogramování, což vede k nadměrné antivirové odpovědi a symptomatickou expresi. Kromě toho absence Zao-1 (konkrétně krátké formy zao-1c/1C) eliminuje potlačující konkurenci, což umožňuje proteiny zao plné délky, zejména zao-2FL, vyvíjet silnější transkripční kontrolu, což vede k závažnějším symptomatickým reakcím. Tým navíc provedl fylogenetické analýzy, aby prokázal, že tento RNA editor a jeho sousední cílové transkripty byly evolučně konzervovány napříč několika vláknitými plísňovými druhy, včetně Neurospora, Fusariuma Aspergillus.

„Tato studie odhalila komplexní vrstvu antivirové obrany zahrnující úpravy RNA, RNAi a přepínání loka transkripce, úzce spojenou s přepisováním transkripce za účelem regulace indukce symptomů,“ Ukončuje Dr. Honda o práci týmu. „Ačkoli v tomto příběhu o genomické regulaci antivirových odpovědí v hubách je zodpovězeno mnoho dalších otázek, tato studie je důležitým bodem obratu ve vývoji jedinečných aplikací genetického inženýrství a plísňových kmenů s robustním antivirovým potenciálem.“