作者:Sven Behrens 来源:《核酸研究》 发布时间:2019/9/5 14:35:03
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新药物疫苗帮植物对抗病毒

 

对于一个种植南瓜的农民来说,没有什么比CMV这几个字母更可怕了。它们代表着黄瓜花叶病毒,这是一种病原体,会使种植南瓜、黄瓜和瓜类作物的田地整个荒芜。如今,研究人员找到了一种快速开发疫苗的方法,最终可以保护农作物免受病毒病原体的侵害。

“这是一个非常棒的发现。”并未参与该项研究的美国罗利市北卡罗来纳州立大学植物病理学家Anna Whitfield表示。病毒是对全球粮食安全的一种不断演变的威胁,Whitfield说,新技术可以帮助农民对付不断变化的病原体。

当一种病毒感染一个植物细胞时,前者通常会释放核糖核酸(RNA)——以信使RNA或双链RNA的形式存在。这些RNA会在细胞中穿行,帮助病毒复制。而植物细胞内的防御蛋白质在识别出这些病毒RNA后,相关的酶就会像小剪刀一样把后者剪开。由此产生的一些被称为小干扰RNA(siRNAs)的RNA片段会与一组名为Argonaute复合物的蛋白质协同工作。

siRNAs作为标志符,会引导Argonaute复合物进入病毒基因组中的RNA,然后Argonaute复合物和其他蛋白质就会将其破坏。

这种策略是犀利的,但并不总是有效。在由植物制造的成千上万种不同的siRNAs中,很少具有正确的化学特性来对抗病毒RNA。于是,德国哈雷威田堡马丁·路德大学生物化学家Sven-Erik Behrens及其同事便开始简化这一过程。

研究人员开发了分子检测方法来识别哪些siRNAs能够有效对抗病毒。在烟草植物的实验室实验中,科学家展示了他们可以挑选出优胜者,并将其作为一种疫苗对抗番茄丛矮小病毒。这种病毒会减缓烟草植物的生长,并损害烟草植物的叶子。

研究小组在《核酸研究》杂志上报告说,在最理想的情况下,喷在叶子上的siRNA可以保护90%的植物。

Behrens说,还有其他方法也可以预测哪些siRNAs可能对一种植物病毒有效,但它们大多数都是计算机模型,因而并不总是像预期的那样工作。

Whitfield认为,这项研究中令人兴奋的地方是,研究小组只是简单地将siRNAs喷在植物上,或者将它们涂抹到叶子上。这比通过基因工程培育一种具有抗病毒能力的植物要简单得多,也快得多,这使得科学家和农民能够跟得上病毒病原体的快速进化。

研究人员目前正致力于寻找最有效和最经济的方法给植物接种疫苗,比如使用一种含有纳米颗粒的喷雾来传递siRNAs。他们还试图识别能够对抗在经济上产生重要影响的病毒(如CMV或小西葫芦黄花叶病毒)的siRNAs,这些病毒能够危害西瓜、西红柿等各种植物。(来源:中国科学报 赵熙熙)

相关论文信息:https://doi.org/10.1093/nar/gkz678

 
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