Imunidade Inata Antiviral Baseada em RNAi em Plantas Parte 1

Abstrato:

Múltiplas imunidades antivirais foram desenvolvidas para se defender contra infecções virais em hospedeiros. A imunidade inata antiviral baseada em interferência de RNA (RNAi) é evolutivamente conservada em eucariotos e desempenha um papel vital contra todos os tipos de vírus. Durante a corrida armamentista entre o hospedeiro e o vírus, muitos vírus desenvolvem supressores virais de silenciamento de RNA (VSRs) para inibir a imunidade inata antiviral. Aqui, revisamos o mecanismo em diferentes estágios da imunidade inata antiviral baseada em RNAi em plantas e as contra-ações de vários VSRs, principalmente após a infecção de vírus de RNA em plantas modelo de Arabidopsis. Alguns desafios críticos no campo também foram propostos, e pensamos que uma maior elucidação da imunidade inata antiviral conservada pode transmitir um amplo espectro de estratégias antivirais para prevenir doenças virais no futuro.

Existe uma estreita relação entre imunidade antiviral e imunidade.

1. A imunidade é fundamental contra os vírus: O sistema imunológico é um dos mecanismos de defesa mais importantes do corpo. O sistema imunológico protege o corpo contra doenças, destruindo, controlando e impedindo que os vírus entrem no corpo. Se você tem um sistema imunológico forte, terá uma melhor resposta imune antiviral e uma melhor capacidade de combater infecções virais.

2. A imunidade antiviral é a chave para a imunidade: a resposta imune antiviral refere-se à resposta imune do sistema imunológico à invasão do vírus no corpo. No processo, o corpo produz anticorpos e células imunológicas que reconhecem e eliminam o vírus. Esses anticorpos e células imunológicas estão intimamente ligados à imunidade, aumentando a função do sistema imunológico e melhorando a capacidade do corpo de combater vírus.

3. Imunidade e imunidade antiviral são interdependentes: Imunidade e imunidade antiviral são interdependentes. Pessoas com imunidade fraca têm resistência reduzida ao vírus e são propensas a infecções e consequências graves, enquanto pessoas com respostas imunológicas antivirais fracas são propensas a infecções por vírus, afetando assim a função do sistema imunológico.

Portanto, manter uma boa imunidade pode melhorar a resposta imune antiviral e prevenir a infecção viral. Entretanto, para alguns vírus específicos, como os coronavírus, as vacinas também podem ser usadas para ativar e fortalecer a resposta imune antiviral do sistema imunológico. Portanto, devemos prestar atenção à promoção da imunidade. Cistanche pode melhorar a imunidade, e a mistura de carne é rica em uma variedade de substâncias antioxidantes, como vitamina C, carotenóides, etc., que podem eliminar os radicais livres, reduzir o estresse oxidativo e melhorar a resistência do sistema imunológico.

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Palavras-chave:

vírus; imunidade inata antiviral; ARNi; pequeno ARN; VSR.

1. Introdução

O fenômeno de silenciamento de RNA foi observado pela primeira vez em plantas em 1990, quando a introdução do transgene chalcona sintase em petúnia levou à supressão de genes endógenos homólogos [1,2]. Em 1998, Andrew Fire e Craig Mello descobriram que RNAs de fita dupla (dsRNA) causavam interferência potente e específica em Caenorhabditis elegante [3] e denominaram o fenômeno interferência de RNA (RNAi), que ganhou o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina em 2006 e abriu uma revolução no campo da biologia [3,4]. Numerosos estudos mostraram que o RNAi foi evolutivamente conservado em eucariotos e regulou todos os aspectos dos eventos biológicos [5,6]. A sinalização de RNAi foi estabelecida com a identificação de alguns componentes-chave na via.

Verificou-se que o pequeno RNA não codificante é desencadeado por RNA autocomplementar ou de fita dupla (dsRNA) e funciona como o verdadeiro sinal e determinante de especificidade do silenciamento do gene. O RNA pequeno duplex primário é, respectivamente, produzido pelo processamento de RNA hairpin ou dsRNA para microRNA ou siRNA usando um Dicer específico [7]. Além disso, o pequeno RNA secundário geralmente precisa ser produzido por meio da amplificação pela RNA polimerase dependente de RNA (RdRP) para silenciamento gênico eficiente. O RNA pequeno duplex pode então ser metilado por HEN1 para aumentar a estabilidade e é carregado em proteínas efetoras Argonaute (AGO) [8]. A fita de passagem do pequeno RNA duplex é degradada por AGOs, e a fita guiada permanecerá para formar um complexo silenciador induzido por RNA (RISC) [9]. O RISC então visa o RNA complementar por pareamento de bases para mediar a degradação ou inibição da tradução no silenciamento do gene pós-transcrição (PTGS) ou induzir o silenciamento do gene da transcrição (TGS).

Existem duas classes principais de pequenos RNAs endógenos em plantas: microRNAs (miRNAs) e siRNAs [10]. miRNAs e siRNA são, respectivamente, produzidos a partir do processamento de hairpin RNA ou dsRNA por um Dicer específico. O miRNA, geralmente com 21 nt de comprimento, é produzido por Dicer-like 1 (DCL1) em Arabidopsis. Os miRNAs endógenos geralmente medeiam o PTGS e desempenham um papel essencial em todos os aspectos dos processos de desenvolvimento da planta.

Além disso, siRNAs de 21, 22 e 24 nt são, respectivamente, produzidos por DCL4, DCL2 ou DCL3 em Arabidopsis e também regulam vários processos biológicos. Enquanto os siRNAs endógenos de 21 e 22 nt geralmente medeiam o PTGS, como o tasiRNA de 21 nt envolvido na morfogênese da folha, os siRNAs endógenos de 24 nt medeiam principalmente o TGS através da metilação do DNA.

Após a infecção por patógenos, diferentes tamanhos de siRNAs derivados de RNA de patógenos também são produzidos para induzir imunidade antimicrobiana baseada em RNAi para conferir resistência do hospedeiro [10,11]. A defesa antiviral baseada em RNAi foi descoberta pela primeira vez em plantas [12,13]. Verificou-se então que desempenhava um papel vital na imunidade antiviral em invertebrados [14] e mamíferos [15,16]. Com base nos achados de silenciamento de transgenes e silenciamento de genes endógenos, foi caracterizada a função de DCLs, AGOs e RDRs (RNA-dependentes de RNA polimerases) na imunidade antiviral.

Agora é reconhecido que a imunidade inata antiviral baseada em RNAi será induzida para prevenir a agressão de todos os tipos de vírus de RNA ou DNA em quase todos os eucariotos (Figura 1). Por outro lado, muitos vírus, especialmente vírus patogênicos, evoluem para codificar VSRs para atacar diferentes etapas da via antiviral baseada em RNAi (Figura 1). A prevalência de VSR contribui para epidemias virais; também cega nossa apreciação da imunidade inata antiviral baseada em RNAi. Além disso, o VSR também nos impediu de usar a triagem genética clássica para identificar novos reguladores na via antiviral por décadas, até que recentemente um método genético eficiente foi desenvolvido para contornar a barreira [17,18].

Aqui, revisaremos a percepção do RNA viral e o início da defesa antiviral baseada em RNAi, produção e amplificação do siRNA viral (siRNA) e as funções dos Argonautas efetores do RNAi antiviral, com ênfase no progresso recente no campo, desafiando as questões existentes sobre a planta modelo Arabidopsis. Alguns VSRs de vírus de plantas e suas funções também foram resumidos para uma melhor compreensão da corrida armamentista entre hospedeiros de plantas e vírus. Lamentamos que alguns progressos de pesquisa no campo não possam ser incluídos.

2. Percepção do RNA viral e início da defesa antiviral baseada em RNAi

Os vírus são quase os menores organismos da Terra, com uma estrutura clássica na qual o material genético, RNA ou DNA, é embalado em proteínas de revestimento. Os vírus precisam ser paralisados ​​no hospedeiro e propagados usando os materiais e a energia do hospedeiro. Ao contrário de outros patógenos microbianos, os receptores de reconhecimento de padrões (PRRs) não detectam vírus na membrana celular do hospedeiro. Depois que o vírus entra na célula hospedeira, os RNAs virais de fita dupla serão produzidos durante a replicação viral por meio de replicações virais, as proteínas Dicer hospedeiras perceberão e cortarão os RNAs virais de fita dupla para produzir comprimentos de siRNA de 21 a 24 nt. Assim, a proteína Dicer pode ser considerada como um PRR viral usado para iniciar a via antiviral baseada em RNAi.

Dicer pertence à família RNaseIII-like e tem endonuclease altamente conservada em eucariotos [19]. Em Arabidopsis, existem quatro proteínas semelhantes a Dicer (DCL): DCL1, DCL2, DCL3 e DCL4. Todos eles contêm cinco domínios que são DExD-helicase, helicase-C, o domínio da função desconhecida 283 (DUF283), domínio Piwi/Argonaute/Zwille (PAZ), dois domínios RNase III em tandem e um ou dois domínios de ligação a dsRNA ( dsRBDs) do terminal N para o terminal C [20] (Figura 2). DCL3 não tem um domínio helicase-C. Em geral, o domínio da helicase utiliza a hidrólise do ATP para facilitar o desenrolamento do dsRNA [19,21].

O domínio DUF283 foi recentemente descrito para facilitar o pareamento de bases RNA-RNA e a ligação do RNA [22,23]. Os domínios PAZ e RNase III são vitais para a clivagem do dsRNA, o domínio PAZ reconhece o terminal dos domínios dsRNA e RNase III e corta uma das cadeias do dsRNA, e a distância entre o domínio PAZ e os domínios RNase III é determinada pelo comprimento dos produtos [22,24]. O domínio dsRBD facilita a ligação do dsRNA e também serve como um sinal de localização nuclear não clássico [23].

DCL1 está envolvido principalmente na via de biogênese de 21 nt micro-RNAs (miRNA), que desempenham papéis essenciais em todos os aspectos do desenvolvimento da planta e respostas da planta a estímulos ambientais [25]. DCL1, DsRNA binding protein 1(DRB1) (também conhecido como HYPONASTIC LEAVES 1, HYL1) e SERRATE (SE) formam corpos de dados nucleares para reconhecer a estrutura em grampo de pri-miRNA e cortam sequencialmente pri-miRNA em miRNA precursor (pré -miRNA) e pré-miRNA para miRNA maduro [21,26]. Recentemente, foi relatado que a separação de fases de SE impulsiona a montagem do corpo em cubos e promove o processamento de miRNA por DCL1 em ​​Arabidopsis [27]; A SE-Associated Protein 1 também promove a biogênese do miRNA modulando o splicing, o processamento e a estabilidade do pri-miRNA [28].

Portanto, mutantes DCL1 com perda de função, DCL1 letal embrionário e até mesmo mutante hipomórfico DCL1 também mostraram defeitos de desenvolvimento pleiotrópicos devido à biogênese de miRNA interrompida [29]. DCL1 pode atuar indiretamente na imunidade inata antiviral baseada em RNAi, controlando a biogênese de alguns miRNAs. Foi relatado que miR168 regula negativamente o acúmulo de AGO1 em plantas [30], e miR482 ou miR6019/miR6020, respectivamente, diminui a resistência antiviral de genes R em tomates ou tabaco [31,32]. DCL1 também pode promover a outra biogênese de siRNA mediada por DCLs [33,34].

DCL2 é responsável pelo processamento de moléculas exógenas de RNA de fita dupla (dsRNA) ou siRNAs antisense naturais em 22-nt siRNAs em Arabidopsis [35,36]. No entanto, DCL2 apenas substitui para iniciar a imunidade inata antiviral baseada em RNAi em Arabidopsis quando a função de DCL4 é revogada [37,38]. Curiosamente, estudos recentes mostraram que enormes siRNAs endógenos de 22 nt podem ser acumulados quando a via de decaimento do RNA citoplasmático e a função de DCL4 são defeituosas; esses siRNAs podem desencadear a repressão translacional global e específica do gene e levar a distúrbios de crescimento pleiotrópicos [39]. No entanto, vários ortólogos de DCL2 existem em outras plantas e podem evoluir para possuir funções. Por exemplo, um estudo demonstrou que DCL2b, um homólogo de DCL2 em quatro em tomates, desempenhou um papel vital contra a infecção pelo vírus do mosaico do tomate (ToMV), produzindo 22 nt siRNA em tomates [40].

DCL3 gera siRNAs 24nt para regular a metilação do DNA dependente de RNA (RdDM) no silenciamento de genes transcricionais (TGS) em Arabidopsis [41]. Recentemente, a estrutura pré-siRNA do DCL3-revelou que o DCL3 usou um bolso carregado positivamente e uma tampa aromática para, respectivamente, reconhecer a adenosina 50 -fosforilada da fita guia e as 30 saliências da fita complementar . Os domínios pareados de RNase III de DCL3 cortam ambas as fitas do RNA, determinando o comprimento preciso do pequeno RNA do produto [42]. Os siRNAs endógenos de 24 nt são produzidos principalmente a partir da heterocromatina ou da região rica em sequência repetida por DCL3 para manter o silenciamento do transposon ou a estabilidade do genoma; Os siRNAs de 24 nt também reprimem a transcrição do transgene ou outro DNA exógeno, como vírus de DNA [43-45]. Foi relatado que após a infecção do vírus DNA, 24 nt vsiRNAs foram produzidos para modular a metilação do DNA e modificação de histonas do DNA viral e para prevenir a infecção viral [46,47].

DCL4 cliva dsRNA endógeno longo para produzir siRNAs de 21 nt, como siRNAs de ação trans (ta-siRNAs), que são cruciais para o desenvolvimento da planta [48-51]. O mutante dcl4 de Arabidopsis mostrou um fenótipo de folhas de roseta alongadas e enroladas para baixo [51,52] e acúmulo aumentado de antocianina [53,54]. Na imunidade inata antiviral baseada em RNAi, DCL4 percebe e corta o dsRNA viral longo para produzir 21 nt siRNA para prevenir a infecção viral, especialmente após a infecção do vírus RNA em Arabidopsis e outras plantas [49].

Embora cada DCL seja responsável pela produção de pequenos RNA distintos, eles podem funcionar de forma redundante ou hierárquica na imunidade inata antiviral baseada em RNAi. Por exemplo, DCL4 foi considerado como um supressor endógeno para reprimir a produção mediada por DCL2-de siRNAs de 22 nt [39,55]; no entanto, DCL2 funciona de forma redundante na imunidade inata antiviral baseada em RNAi, especialmente quando a função de DCL4 está comprometida [56]. Assim, na ausência de DCL2 e DCL4, os títulos de vírus seriam dramaticamente aumentados [18,57,58]. Além disso, o siRNA de 21 nt produzido por DCL4 também pode facilitar a via RdDM para se defender contra a infecção de vírus de DNA [41]. DCL2 e DCL3 precisam funcionar juntos na defesa contra o viróide do afuselamento do tubérculo da batata [59]. Além disso, DCL1 tem o potencial de produzir 21 nt siRNA na ausência de DCL2, DCL3 e DCL4 [55,57].

As proteínas DsRNA-binding (DRB) também são necessárias para a percepção adequada e corte de RNAs virais por DCLs [60]. O genoma da Arabidopsis codifica cinco proteínas DRB: DRB1/HYL1, DRB2, DRB3, DRB4 e DRB5 [61]. Eles contêm um a três motivos de ligação dsRNA conservados (dsRBMs), que consistem em cerca de 70 aminoácidos, formando - - - - dobras e duas hélices para interagir com dsRNA [62,63]. Os DRBs interagem com DCLs específicos para executar sua função especial na biogênese de pequenos RNAs e na defesa antiviral [60]. Por exemplo, a interação entre DRB1 (HYL1) e DCL1 é necessária para a biogênese do miRNA e está envolvida na seleção do carregamento da fita guia no RISC [64-66].

DRB4 interage com DCL4 para formar outro tipo de corpo em cubos para o processamento eficiente de siRNAs. Foi relatado que a mutação DRB4 resultou em defesa antiviral defeituosa contra a infecção do vírus do mosaico amarelo do nabo (TYMV) [67]. O mutante drb3 era hiper-suscetível à infecção pelo vírus do enrolamento da folha do repolho (CaLCuV) e pelo vírus do topo da beterraba (BCTV), e a metilação do genoma viral foi substancialmente reduzida no drb3 [47]. O DRB2 foi recentemente caracterizado como um efetor antiviral de amplo espectro; a superexpressão de DRB2 diminuiu o acúmulo de vários vírus de RNA diferentes, incluindo o vírus do chocalho do tabaco (TRV), o vírus do atrofiamento do tomate (TBSV), o vírus da batata X (PVX) e o vírus da folha de leque da videira (GFLV) [68].

3. Produção e Amplificação de siRNA

Após a percepção e corte do dsRNA viral através do DCL, o vsiRNA primário será produzido. No entanto, o vsiRNA secundário adequado deve ser produzido por meio de amplificação para uma defesa antiviral eficiente. As proteínas da polimerase de RNA dependente de RNA hospedeiro (RdRP) são fatores centrais para a amplificação secundária de vsiRNA em plantas e Caenorhabditis elegante. Eles geram exponencialmente o dsRNA viral, que serve como substrato de DCLs para a biogênese do vsiRNA, provavelmente usando RNAs virais truncados como moldes [18,69,70].

Existem seis proteínas RdRP em Arabidopsis (RDR1 a RDR6). RDR1, RDR2 e RDR6 compartilham o motivo DLDGD catalítico canônico C-terminal de RDRs eucarióticos e têm ortólogos em muitas espécies de plantas, enquanto RDR3, RDR4 e RDR5 compartilham um motivo de aminoácidos DFDGD atípico no domínio catalítico [71]. RDR1, RDR2 e RDR6 são bem demonstrados para controlar a imunidade inata antiviral baseada em RNAi em Arabidopsis, embora a função de RDR3, RDR4 e RDR5 repetidos em tandem no genoma de Arabidopsis não seja identificada.

RDR1 pode ser induzido pela infecção do vírus [72], viróide [73] ou tratamento com ácido salicílico [74]. Verificou-se que amplifica siRNA de 21 nt ou 22 nt na imunidade inata antiviral baseada em RNAi, especialmente na infecção de vírus de RNA. RDR1 não regula a biogênese de siRNA endógeno ou o desenvolvimento da planta. No entanto, descobriu-se que o RDR1 media a produção de siRNA endógeno ativado por vírus (siRNA), uma nova classe de siRNAs do hospedeiro que pode contribuir para a defesa antiviral em plantas [72].

RDR6 é constitutivamente expresso em vários tecidos em Arabidopsis. O RDR6 não apenas promove a imunidade inata antiviral baseada em RNAi mediando a biogênese do vsiRNA, especialmente após a infecção de vírus de RNA, mas também controla o desenvolvimento da planta mediando a biogênese de siRNA endógeno, como siRNAs [75,76]. RDR6 geralmente forma corpos de siRNA com um supressor de silenciamento de gene 3 (SGS3) para funcionar cooperativamente nos processos [77-80]. Assim, o mutante rdr6 e o ​​mutante sgs3 exibem os mesmos defeitos na defesa e desenvolvimento antiviral [78,81-83]. Curiosamente, RDR6 e miR472 também podem regular negativamente a imunidade desencadeada por PAMP (PTI) e a imunidade desencadeada por efetor (ETI) através do controle pós-transcricional de genes de resistência a doenças [84] e contribuir para a formação de quebra de fita dupla na meiose em outras plantas [75]. Além disso, arroz (Oryza sativa) RDR6 desempenha um papel antiviral na defesa contra o vírus da listra do arroz (RSV) [85].

RDR2 associa-se principalmente com Pol IV para formar um complexo para a transcrição de precursores curtos de dsRNA, que são clivados por DCL3 para produzir siRNAs de 24 nt para direcionar a metilação do DNA [86–89], embora RDR2 também possa gerar 23 a 27 nt pequenos RNAs de genes MIR para mediar a metilação do DNA [90]. Foi relatado que RDR2, Pol IV e DCL3, componentes centrais na via RdDM, mediaram a produção de 24 nt vsiRNA e desempenharam papéis importantes contra a infecção de vírus de DNA, como os geminivírus [44,45]. Curiosamente, o siRNA de 21 nt amplificado através de RDR1 e RDR6 também pode facilitar a via RdDM e contribuir para a defesa da planta contra vírus de DNA [91,92].

Vários novos fatores envolvidos na amplificação do vsiRNA secundário também foram descobertos recentemente. Antiviral RNAi defeituoso 1(AVI1)/aminofosfolipídeo transportando ATPase 2 (ALA2), ALA1 e AVI2 foram identificados por meio de uma triagem genética avançada robusta usando um mutante do vírus do mosaico do pepino (CMV) no qual iniciam códons de VSR-2b foram mutados [17,93-95].

No mutante ala1/ala2 ou avi2, a produção de vsiRNAs secundários foi drasticamente reduzida. ALA1/ALA2 contém a típica estrutura ATPase do tipo P4-(Figura 2) e pode transportar fosfolipídios específicos através das membranas celulares em plantas. ALA1 e ALA2 poderiam cooperar com RDR1 e RDR6 para promover a biogênese secundária do vsiRNA, provavelmente definindo a localização celular de seu substrato fosfolipídio [17,94]. AVI2 também foi nomeado como um novo fator intensificador de rdr6 3 (ENOR3), uma vez que também foi identificado por meio de uma triagem genética de fundo rdr6 usando outro mutante CMV no qual o gene 2b foi deletado [96]. AVI2, um suposto transportador de magnésio em Arabidopsis, também promoveu RDR1 e RDR6 dependentes de biogênese de siRNA secundário [93]. Curiosamente, o ativador de transcrição de ligação a calmodulina -3 (CAMTA3) foi recentemente encontrado para ativar a nuclease bifuncional -2 (BN2) para estabilizar AGO1/2 e DICER-LIKE1 e ativar RDR6 para a amplificação de vsiRNAs [97 ].

RDRs e novos fatores como ALA1/2 e AVI2 são amplamente conservados em plantas e vermes para garantir biogênese suficiente de vsiRNA para imunidade inata antiviral baseada em RNAi eficiente. No entanto, RDRs estão ausentes em Drosophila, camundongos e humanos, nos quais um mecanismo diferente foi recentemente descoberto para amplificação de siRNA através de DNA circular extracromossômico [21]. Se o novo mecanismo também existe em plantas ou vermes, ainda precisa ser investigado.

4. Função Antiviral de Argonautas Efetores de RNAi

O siRNA deve ser carregado nos efetores AGO para formar RISC e, em seguida, direcionar genomas virais complementares para PTGS ou TGS na imunidade inata antiviral baseada em RNAi. Os AGOs efetores são evolutivamente conservados e difundidos em eucariotos, embora ausentes em procariotos [98]. Eles demonstraram regular uma variedade de progressos biológicos no desenvolvimento da planta e a resposta da planta a estímulos ambientais [98-103], além de suas funções na defesa antiviral. Estudos cristalográficos mostraram que os AGOs eucarióticos canônicos contêm cinco domínios chamados domínio N-terminal (N), domínio PIWI-ARGONAUTE-ZWILLE (PAZ), domínio intermediário (MID), um domínio PIWI e um domínio de função desconhecida 1785 (DUF1785) [ 104.105] (Figura 2).

O domínio N pode bloquear o emparelhamento guia-alvo além da posição 16, o domínio PAZ reconhece as 30 extremidades do sRNA, o domínio MID ancora os 50 fosfatos do sRNA, o domínio PIWI possui atividade de ribonuclease para fatiar o RNA alvo [106-108] e foi recentemente demonstrado que a função dos domínios DUF1785 prejudica os duplexes perfeitos de siRNA e miRNA [109]. Juntos, todos os domínios facilitam a combinação correta entre sRNA e RNA alvo para garantir o silenciamento adequado.

Dez AGOs são codificados em Arabidopsis [110-113]. AGO1 e AGO2 são os principais componentes da imunidade antiviral mediada por RNAi contra vírus de RNA [100]. AGO1 também funciona como um efetor do miRNA para regular todos os aspectos do desenvolvimento da planta, modulando a expressão de genes endógenos [114-122]. Assim, os mutantes knockout ago1 são letais. Portanto, a função de AGO1 na imunidade inata antiviral baseada em RNAi foi examinada apenas usando mutantes hipomórficos de AGO1, como ago1-27, que ainda exibiam graves defeitos de desenvolvimento [123]. Ao contrário do AGO1, o AGO2 não participa da regulação do desenvolvimento da planta, e o mutante ago2 não apresenta defeitos de crescimento e desenvolvimento; AGO2 pode apenas regular a defesa da planta em Arabidopsis. Foi relatado que AGO2 prefere ligar vsiRNAs com 50 terminais A e AGO1 prefere U [124]. AGO2 é necessário para a resistência a um amplo espectro de vírus de plantas [56,125-128].

Também foi relatado que a atividade catalítica de AGO2 era necessária para atividade antiviral local e sistêmica [125,127], enquanto o mutante ago1 com atividade catalítica intacta era suscetível à infecção viral [123]. O AGO2 também está envolvido na resistência contra a bactéria fitopatogênica Pseudomonas syringae [129], e o AGO2 se liga ao miR393b* e silencia o MEMB12 para modular a exocitose de proteínas antimicrobianas PR e aumenta a atividade antiviral [129]. Portanto, AGO1 e AGO2 podem desempenhar papéis distintos na defesa antiviral em plantas.

AGO4, AGO6 e AGO9 são os principais efetores que funcionam na via RdDM em Arabidopsis. Foi demonstrado que AGO4, AGO6 e AGO9 ligam pequenos RNAs interferentes heterocromáticos de 24 nt (het-siRNAs) e contribuem para a via RdDM [130,131]. Foi relatado que AGO4 combateu principalmente a agressão de vírus de DNA através da modulação de RdDM, como relatado que mutantes ago4 eram suscetíveis à infecção de BCTV devido à hipermetilação diminuída no genoma BCTV [47]. Surpreendentemente, os mutantes ago4 são suscetíveis a vários vírus de RNA, como o vírus da dobra do nabo (TCV), o vírus do mosaico de bambu (BaMV) e o vírus do mosaico Plantago asiatica (PlAMV) [132-135] através de um mecanismo independente da via RdDM [135 ].

Quanto a outros efetores AGO, AGO5 junto com AGO2 participam na redução da infecção sistêmica pelo vírus X da batata (PVX), enquanto AGO5 desempenha apenas um papel secundário quando o AGO2 é superado nas folhas inicialmente infectadas [136]. AGO7 (também conhecido como ZIP) foi considerado um fator crucial durante a infecção por TCV pelo método de análise de doença baseada em imagem [132]. AGO7 também pode se ligar ao miR390 e mediar a biogênese do siRNA endógeno [137]. AGO10 coopera com AGO1 e tem um papel redundante na proteção de tecidos de inflorescência da infecção do vírus do mosaico do nabo (TuMV) [125], além de sua função na regulação do desenvolvimento do meristema apical do caule por ligação miR165/166 [138].

Curiosamente, mais de 10 ortólogos AGO foram encontrados em algumas culturas importantes, como arroz e tomate, com 19 ortólogos em arroz e 15 em tomate. Eles podem evoluir para ter funções diferenciais na defesa e desenvolvimento antiviral. Por exemplo, quando infectado com o antivírus da faixa de arroz (RSV), a proteína de revestimento do RSV (CP) desencadeia o acúmulo de JA e regula positivamente o fator de transcrição responsivo a JA JAMYB para se ligar diretamente ao promotor AGO18 para ativar a transcrição de AGO18 [139]. AGO18 irá ligar e sequestrar miR168, o que aumenta o acúmulo de AGO1 para o processo antiviral [140]. Por outro lado, AGO18 se liga preferencialmente ao miR528 para regular positivamente o acúmulo de ROS e resistir à infecção por vírus [141]. Nossos dados não publicados também mostram que alguns ortólogos AGO em tomates possuem funções diferenciais em comparação com Arabidopsis.

5. Supressores Virais de RNAi

Na corrida armamentista de defesa e contra-defesa entre plantas hospedeiras e vírus, os vírus desenvolvem proteínas VSR para inibir a imunidade inata antiviral baseada em RNAi. Os VSRs têm como alvo diferentes etapas da via antiviral baseada em RNAi para neutralizar a imunidade antiviral conservada (Tabela 1) [142,143].

Uma ação contrária muito comum dos VSRs é impedir a amplificação do siRNA. Por exemplo, 2b de CMV, C1 do vírus Tomate Yellow Leaf Curl China (TYLCCNV) e P6 do Rice Yellow Stunt Virus (RYSV) interferem na biogênese dependente de RDR1/6-do siRNA secundário [155,180,185]. O V2 do geminivírus do enrolamento da folha amarela do tomate (TYLCV), o P2 do RSV e o P4 do vírus do mosaico das listras do arroz (RMSV) interagem com o SGS3 para inibir a biogênese do siRNA secundário [181,182,189]. A proteína Geminivirus V2 também foi encontrada para interromper a interação calmodulina-CAMTA3, que diminui a expressão de RDR6 para reduzir a biogênese do vsiRNA [97].

Alguns VSRs foram encontrados para obstruir a percepção ou corte de dsRNA viral. Por exemplo, CP de TCV pode inibir a atividade de corte de DCL4 [55] e P6 do vírus do mosaico da couve-flor (CaMV) interage com DRB4 para bloquear a ligação de dsRNA [154]. Alguns VSRs, como NSs do vírus da murcha manchada do tomate (TSWV) e Hc-Pro do vírus Y da batata (PVY), também se ligam ao dsRNA viral longo, o que pode bloquear a detecção ou o processamento dos RNAs virais pelos DCLs. Alguns outros VSRs podem direcionar diretamente o vsiRNA para inibir a imunidade inata antiviral baseada em RNAi. Por exemplo, P19, o bem conhecido VSR de tombusvírus, liga e sequestra vsiRNA, enquanto RNase III de batata-doce chlorotic stunt crinivirus (SPCSV) liga e medeia a degradação de siRNA, e HC-Pro de zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) diminui siRNA estabilidade ao perturbar a metilação do siRNA por HEN1. Perturbar a função antiviral dos AGOs efetores é outra estratégia usada por alguns VSRs. Por exemplo, P0 do vírus do enrolamento da folha da batata (PLRV) pode mediar a degradação de AGO1, e 2b de CMV pode interferir com AGO1 e AGO4 e perturbar suas funções.

Surpreendentemente, ao contrário dos VSRs acima que neutralizam a imunidade inata antiviral baseada em RNAi, outros mecanismos foram encontrados para antagonizar as respostas antivirais por alguns VSRs. Recentemente, um estudo mostrou que VSR p19 pode interagir com a quinase tipo receptor (RLK) BARELY ANY MERISTEM 1 (BAM1) e BAM2 para inibir o movimento célula a célula do silenciamento de RNA [193,194]. O VSR C4 do vírus Guangdong do enrolamento da folha do tomate (ToLCGdV) também pode interagir com o BAM1 para suprimir o PTGS e o TGS mediado pela metilação reversa [195]. Além disso, evidências acumuladas indicam interações planta-vírus moduladas por autofagia [196,197]. Foi relatado que o receptor de carga NEIGHBOR OF BRCA1 (NBR1) poderia direcionar o HC-Pro para suprimir o acúmulo viral de TuMV [198]. No entanto, B, o VSR do vírus do mosaico de listras de cevada (BSMV), teve como alvo a PROTEÍNA AUTOFAGICA7 (ATG7) para interromper a interação ATG7-ATG8 e promover a infecção viral [199].

Agora sabemos que quase todos os vírus de plantas, especialmente os vírus de plantas patogênicas, possuem um ou mais VSR. A existência de VSRs contribui para o sucesso da agressão de vírus e epidemias virais; eles também prejudicam seriamente nossa avaliação da imunidade inata antiviral indispensável em plantas e outros eucariotos.

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