研讨发现tRNA衍生的小RNA在动物抗真菌防守反馈中的功效

起源：清华年夜学 2021-10-27 08:23

转运RNA（tRNA）是一种由76-90个核苷酸（nt）构成的RNA分子，它的经典功效是在卵白质翻译进程中担任将mRNA序列转译为氨基酸序列。tRNA具备三叶草形的二级构造，这种构造由氨基酸承受茎、D（二氢尿苷酸）茎环、反暗码子茎环和TψC茎环（ψ代表假尿苷酸）构成。近年来的研讨发现，在人和动动物中，tRNAs可被切割加工，发生多种小RNAs。当

转运RNA（tRNA）是一种由76-90个核苷酸（nt）构成的RNA分子，它的经典功效是在卵白质翻译进程中担任将mRNA序列转译为氨基酸序列。tRNA具备三叶草形的二级构造，这种构造由氨基酸承受茎、D（二氢尿苷酸）茎环、反暗码子茎环和TψC茎环（ψ代表假尿苷酸）构成。近年来的研讨发现，在人和动动物中，tRNAs可被切割加工，发生多种小RNAs。当切割位于反暗码子环时，发生5′和3′ tRNA半分子（tRNA halves）；当切割位于TψC环时，发生3′ tRNA衍生的小RNA（3′ tsRNA）；而当切割产生在D环、D茎或5′反暗码子茎时，则发生5′ tRNA衍生的小RNA (5′ tsRNA)。

在动物中，5′ tRNA half和5′ tsRNA是品貌最高的两类tRNA衍生小RNAs，但其发生机制以及生物学功效尚不明白。清华年夜学性命迷信学院戚益军课题组应用新开辟的小RNA测序办法，体系阐发了形式动物拟南芥中5′ tRNA halves和5′ tsRNAs，并发现5′ tsR-Ala通过调理靶基因CYP71A13的表白和植保素的合成，从而调控动物抗真菌防守反馈。

相关研讨论文“一个5′ tRNA-Ala衍生的小RNA调控动物抗真菌防守反馈” （A 5′ tRNA-Ala-derived small RNA regulates anti-fungal defense in plants）在线颁发在《中国迷信》（SCIENCE CHINA Life Sciences）上。

在这项研讨中，戚益军课题组起首针对tRNA衍生小RNAs的特征，开辟了一种基于RtcB连贯酶的小RNA文库构建及测序办法（RtcB sRNA-seq），该办法可能同时捕获并定量区分末尾为3′羟基和3′磷酸/环磷酸的小RNAs。应用RtcB sRNA-seq，体系鉴定阐发了拟南芥幼苗中5′ tRNA halves和5′ tsRNAs，发现80个tRNAs可发生近千个5′ tRNA halves和5′ tsRNAs，此中tRNA-Ala、tRNA-Gly和tRNA-Glu衍生的5′ tRNA halves和5′ tsRNAs品貌最高。tRNA-Ala次要发生19-nt的 5′ tsR-Ala，tRNA-Gly次要发生18-nt的5′ tsR-Gly和35-nt 5′ tRNA-Gly half，而tRNA-Glu则次要发生15-nt的5′ tsR-Glu和35-nt 5′ tRNA-Glu half（图1）。

该研讨进一步侧重摸索了5′ tsRNAs的发生机制及生物学功效。通过火析RNase T2家族RNA内切酶RNS1至RNS5渐变体中5′ tsRNAs的积聚，发现RNS1和RNS3担任发生包含5′ tsR-Ala在内的泛滥5′ tsRNAs。为了研讨5′ tsRNAs的生物学功效，应用RNA测序办法阐发了rns1和rns3渐变体的基因表白谱，发现渐变体中年夜量参加动物抗真菌的茉莉酸旌旗灯号通路基因上调表白。灰霉菌接种试验标明，与家养型动物相比，rns1和rns3渐变体更抗灰霉菌侵染（图2）。这些成果阐明RNS1和RNS3可通过切割tRNAs发生5′ tsRNAs，负调控动物对灰霉菌的抗性。

该研讨末了说明了此中一个品貌最高的5′ tsRNA，19-nt 5′ tsR-Ala的功效。发现5′ tsR-Ala可能与AGO1联合，并切割与其序列互补的靶标CYP71A13 mRNA，从而负调控CYP71A13基因的表白。CYP71A13编码植保素（动物发生的一种抗菌分子）合成路径中的一个症结酶。应用短串联模拟靶标（STTM）技术缄默5′ tsR-Ala，发当初5′ tsR-Ala缄默的动物中， CYP71A13表白回升，植保素含量添加，对灰霉菌抗性加强。特殊有意思的是，研讨发现动物在遭到灰霉菌侵染时，包含5′ tsR-Ala在内的泛滥5′ tsRNA积聚程度降低。

依据上述成果，该研讨提出了动物中5′ tsR-Ala调控动物抗真菌防守反馈的任务模子（图3）。在没有真菌侵染的环境下，动物通过RNS1和RNS3切割tRNA-Ala天生5′ tsR-Ala，5′ tsR-Ala与AGO1联合，切割CYP71A13 mRNA，从而克制植保素合成和动物对真菌的防守反馈；而当真菌入侵时，动物通过下调5′ tsR-Ala的发生程度，加强CYP71A13的表白和植保素的合成，从而激活动物的防守反馈。(100yiyao.com）

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