PTGS и сигнал сайленсинга: влияние экспрессии HC-Pro и p25
Экспрессия HC-Pro приводит к подавлению PTGS во всех тканях, где присутствует этот белок, включая ткани, которые были подвержены PTGS еще до экспрессии HС-Pro ( Brigneti et al., 1998 ; Llave et al., 2000 ). Что свидетельствует о том, что HC-Pro может препятствовать PTGS после установления репрессии на стадии ее поддержания.
Подавление репрессии Hc-Pro коррелирует с исчезновением РНК размером в 21-25 нуклеотидов (по-видимому идентичных siRNA ), обнаруживаемых при PTGS ( Llave et al., 2000 ; Mallory et al., 2001 ).
В то же самое время было показано, что HC-Pro не препятствует образованию или получению сигнала сайленсинга, но препятствует ответу на этот сигнал ( Mallory et al., 2001 ).
Эти данные подтверждают, что сигнал системного сайленсинга не идентичен siRNA, и более того, он появляется раньше (upstream) siRNA, т.к. не блокируется HC-Pro, который тем не менее блокирует образование siRNA ( рис. 3 ).
На рисунке представлен механизм PTGS в растениях. Показаны предполагаемые стадии действия вирусных супрессоров p25 и HC-Pro. Транскрипция трансгена также как и репликация вируса может приводить как к непосредственному образованию двухцепочечной РНК, так и к синтезу аберрантных транскриптов. Пунктиром обозначены множественные пути, могущие вести к усилению и поддержанию репрессии: индуцированное siRNA или двухцепочечной РНК метилирование трансгена в ядре, праймированный siRNA синтез двухцепочечной РНК и распознавание продуктов деградации мРНК в качестве аберрантных РНК.
Предложена также модель, согласно которой HC-Pro не препятствует образованию siRNA, но приводит к их быстрой деградации в цитоплазме из-за нарушений взаимодействия со стабилизирующими белками, возможно компонентами комплекса RISC ( Mette et al., 2001 ).
В дрожжевой двугибридной системе был идентифицирован клеточный белок с которым взаимодействует HC-Pro - белок rgs-CaM , - который сам является супрессором PTGS ( Anandalakshmi et al., 2000 ). Rgs-CaM является кальмодулин-подобным белком и видимо способен активировать другие белки, связывая кальций .
Действие белка p25, кодируемого PVX , достаточно сложно - его присутствие в области первичной репрессии приводит к тому, что PTGS, вызванный как трансгенами, так и вирусом, не способен распространяться в новые ткани, что, вероятно, объясняется нарушением образования сигнала системного сайленсинга ( Voinnet et al., 2000 ). В то же время он не препятствует локальной репрессии, вызванной неспособным к перемещению вирусом. p25 все же вызывает кратковременное снятие локального PTGS, однако далее репрессия восстанавливается и происходит накопление siRNA.
Другая картина наблюдается при локальном PTGS, вызванным трансгеном - в этом случае p25 полностью снимает репрессию и подавляет образование коротких РНК.
Гипотеза, которая объясняет действие белка p25 на локальный и системный PTGS предполагает существование двух ветвей этого процесса, сходящихся на образовании siRNA. Одна ветвь может индуцироваться только реплицирующемся вирусом, не зависит от активности клеточной RdRP и видимо не приводит к образованию сигнала системного сайленсинга. Другая ветвь индуцируется трансгенами, зависит от клеточной RdRP и приводит к образованию сигнала системного сайленсинга.
В то время как PTGS, вызванный трансгенами, происходит только по одной ветви, реплицирующийся вирус вступает сразу в оба пути, при этом образование сигнала системного сайленсинга происходит только на "трансгенном", RdRP-зависимом пути.
Согласно этой гипотезе p25 блокирует только "трансгенную" ветвь, подавляя при этом локальный PTGS, вызванный трансгеном, но не вирусом, однако образование сигнала системного PTGS блокируется и для вируса и для трансгена ( Matzke et al., 2001b ; Voinnet et al., 2000 ).
Поскольку siRNA образуются в конечном итоге в обеих ветвях PTGS, эта гипотеза предполагает, что сигнал системного сайленсинга не идентичен siRNA и образуется только в "трансгенной" ветви перед образованием siRNA.
Согласно описанной модели HC-Pro действует уже после объединения двух ветвей, препятствуя образованию siRNA в обоих случаях, но не препятствуя образованию сигнала системного сайленсинга по p25-зависимому пути ( рис. 3 ). Реплицирующийся вирус может вступать сразу в обе ветви PTGS вероятно благодаря тому, что он образует различные типы РНК:
- при репликации образуется двухцепочечная РНК, которая вступает в p25-независимую ветвь; в то время как
- транскрипция дает аберрантную одноцепочечную РНК, вступающую в p25- и RdRP-зависимые ветви;
- трансгены производят только аберрантную РНК, вступающую в p25-зависимую ветвь.
С этой точки зрения интересно проанализировать влияние p25 на PTGS, вызванный трансгенами, кодирующими шпилечные структуры и производящими непосредственно двухцепочечную РНК. Согласно описанной модели, PTGS, вызванный такими трансгенами, должен быть идентичен вирус-индуцированному. Неизвестным остается вопрос, почему p25-независимая ветвь не способна производить сигнал системного сайленсинга.
