科技日?qǐng)?bào)記者 馬愛(ài)平

記者18日從中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所獲悉，該所作物病毒病害監(jiān)測(cè)與防控創(chuàng)新團(tuán)首次揭示，真菌在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段存在由RNA干擾指導(dǎo)DNA甲基化的全新機(jī)制。這項(xiàng)發(fā)表于國(guó)際期刊《核酸研究》的研究，被該刊授予“突破性論文”稱(chēng)號(hào)。

“RNA干擾是一種重要的生物過(guò)程，通過(guò)小RNA分子來(lái)抑制特定基因的表達(dá)；而DNA甲基化則是在DNA分子上添加甲基基團(tuán)的表觀遺傳修飾方式，即不改變DNA序列本身但可遺傳的基因表達(dá)調(diào)控方式。”論文通訊作者、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所研究員郭立華表示，DNA胞嘧啶甲基化是真核生物中一種高度保守的表觀遺傳修飾，在抵御外來(lái)核酸入侵、維持基因組穩(wěn)定性及調(diào)控基因表達(dá)中扮演核心角色。然而，其在真菌日常生存與生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)階段如何發(fā)生、有何功能，一直是個(gè)未解之謎。盡管動(dòng)植物研究中已明確病毒DNA甲基化是宿主抗病毒的關(guān)鍵防線，但由于真菌DNA病毒發(fā)現(xiàn)較晚，相關(guān)機(jī)制在真菌中鮮有報(bào)道。

研究團(tuán)隊(duì)以重要麥類(lèi)病原真菌——禾谷鐮刀菌及其病毒為研究模型觀察到，禾谷鐮刀菌病毒基因組在宿主營(yíng)養(yǎng)菌絲中發(fā)生了廣泛的DNA甲基化，其中DNA-C組分片段MeC5的甲基化水平高達(dá)55.87%。深入分析表明，DNA甲基轉(zhuǎn)移酶DIM2負(fù)責(zé)介導(dǎo)了病毒復(fù)制相關(guān)蛋白基因啟動(dòng)子區(qū)域的甲基化修飾。“這種甲基化直接抑制了病毒復(fù)制相關(guān)蛋白基因的轉(zhuǎn)錄活性，從而顯著降低了病毒在宿主細(xì)胞內(nèi)的聚集水平。”郭立華說(shuō)。

團(tuán)隊(duì)證實(shí)，來(lái)源于禾谷鐮刀菌病毒的小RNA能夠精準(zhǔn)指導(dǎo)病毒自身DNA發(fā)生甲基化。“至關(guān)重要的是，這一指導(dǎo)過(guò)程依賴(lài)于宿主RNA干擾機(jī)制的核心組件——Argonaute和Dicer蛋白。當(dāng)研究人員敲除禾谷鐮刀菌的兩個(gè)Dicer或兩個(gè)Argonaute基因時(shí)，病毒積累量顯著增加，同時(shí)宿主菌絲出現(xiàn)生長(zhǎng)缺陷、應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫的能力下降以及致病力減弱。”郭立華說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)為理解真菌表觀遺傳調(diào)控開(kāi)辟了新方向，并為研發(fā)靶向病原真菌DNA的RNA藥物奠定了關(guān)鍵理論依據(jù)。

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所供圖）