Stillgelegte Gene erwecken
Die posttranskriptionale Genstilllegung (Post-transcriptional gene silencing) umfasst die Aktivierung von RNA-induzierten Stilllegungskomplexen (RNA-induced silencing complexes, RISCs). RISCs haben einen aus Argonauten (AGO)-proteinen bestehenden Zentralkern, der an die lenkenden einzelstrangigen (single-stranded, ss) small RNAs (sRNAs) gebunden ist. RISCs zielen auf die entsprechenden Guide-sRNAs ab und inaktivieren diese durch Spaltung oder Zerschneiden. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts TIPTGSVSR (Biochemical characterization of RNA silencing mechanisms and their alteration by viral proteins in plant cell-free systems) wurden diese molekularen Mechanismen untersucht. Unter Verwendung eines neu entwickelten, zellfreien Systems, das auf Tabak-BY-2-Protoplasten (Tobacco BY-2 Protoplasts, BYLs) basiert, wurden die komplexen Details von Pflanzenabwehrsystemen enthüllt. Die Forscher verglichen die Aktivität von AGO10 mit der von AGO1 bei der translationalen Unterdrückung (Translational Repression, TR). Eine weitere Optimierung der experimentellen Bedingungen soll eine Evaluation der TR-Aktivität verschiedener AGO-Proteine ermöglichen. Erfolgreiche Viren haben diverse Mechanismen entwickelt, um eine Stilllegung zu vermeiden. Zur Bekämpfung RNA-vermittelter antiviraler Reaktionen kodieren viele Viren virale Unterdrücker für die RNA-Stilllegung (viral suppressors of RNA silencing, VSRs), um deren Replizierung zu erleichtern. Die Projektwissenschaftler nutzten eine Auswahl an Viren einschließlich des Turnip-Crinkle-Virus (TCV), um die molekularen Ziele und die Wirkungsweise von VSRs zu bestimmen. Die Forschungsergebnisse legen nahe, dass die RISC-Ladung einer der wichtigen Schritte ist, auf die VSRs abzielen. Das Team entwickelte ebenfalls einen Assay zur Analyse des Dicing und dessen Hemmung durch VSRs. Das TCV-Capsid (Die Proteinhülle des Virus)-protein P38 wies eine einzigartige Anti-Dicing-Aktivität sowie eine den RISC hemmende Ladung auf. Über ein Mutagenese-Screening wurde erkannt, dass Argininrückstande von grundlegender Bedeutung für die Hemmung der RISC-Ladung durch P38 sind. Hinsichtlich der Dicing-Hemmung zeigten Affinitätsanalysen, dass P38 direkt mit doppelstrangiger RNA in BYLs interagiert. Da der Mechanismus von entscheidender Bedeutung für den viralen Erfolg und die Zerstörung von Anbaupflanzen ist, tauchten die Forscher tiefer in molekulare Systeme ein, die im Zusammenhang mit P38 stehen. Sie fanden heraus, dass P38 auch mit sRNA interagiert und dies ebenfalls ein wichtiger Bestandteil der viralen Abwehr darstellt. Weitere Untersuchungen zur Wirkung und Interaktion von P38 werden über das TIPTGSVSR-Projekt angestrebt. Insbesondere Analysetechniken wie Massenspektrometrieverfahren könnten angewandt werden, um Wissenslücken zu füllen, die sich nicht durch klassische genetische Ansätze beantworten lassen. Weiterführende Untersuchungen, die die Geheimnisse erfolgreicher Viren von Anbaupflanzen beleuchten, könnten dazu beitragen, die Ernährungssicherheit zu verbessern und daraus resultierende wirtschaftliche Verluste in allen Bereichen der Landwirtschaft zu vermindern.
Schlüsselbegriffe
Gene Silencing, posttranskriptional, RNA-induced silencing complexes, sRNA, P38