科学家揭示植物对抗病毒的新型免疫机制

精氨酸甲基化是一种重要的翻译后修饰，参与转录调控、RNA 加工、DNA 损伤修复和免疫反应。蛋白质精氨酸甲基转移酶 (PRMT) 是进化保守的蛋白质家族，负责催化蛋白质精氨酸甲基化。

植物PRMT通过转录和转录后调控影响植物的发育和逆境反应。然而，PRMT是否参与植物的抗病性仍是一个未知数。

中国科学家建立了PRMT6介导的病毒抑制RNA沉默(VSR)的精氨酸甲基化作为植物抗病毒免疫的新机制。他们的研究成果《靶向甲基转移酶6的蛋白介导植物抗病毒免疫》于8月5日在《细胞宿主与微生物》杂志上发表。

siRNA 介导的抗病毒基因沉默在植物防御病毒中起着关键作用。病毒编码的 VSR 可抑制抗病毒 RNA 沉默。

在植物-病毒共同进化的过程中，植物进化出了额外的对抗策略来针对VSR，例如自噬和含有核苷酸结合亮氨酸富集重复序列 (NLR) 的免疫受体介导的免疫。

番茄矮化病毒 (TBSV) 编码的 P19 是一种研究较为深入的 VSR，它通过与 siRNA 双链结合来促进病毒系统性运动。

曹晓峰教授团队前期研究发现，PRMT6过表达可以恢复拟南芥中P19过表达的表型，而PRMT6敲除则加剧了P19过表达的表型，提示植物中的PRMT6可能在抗病毒反应中发挥作用。

鉴于番茄是TBSV的天然宿主，曹建军团队与华中农业大学李锋教授团队合作，进一步研究PRMT​​6在番茄抗病毒反应中的作用。

通过生物信息学分析，科学家们发现了一种番茄蛋白SlyPRMT6，它与人类和拟南芥中的PRMT6同源。SlyPRMT6敲除突变体表现出番茄对TBSV感染的抵抗力降低，而SlyPRMT6过表达则增加了TBSV的抵抗力。这表明SlyPRMT6在番茄抗病毒反应中发挥作用。

随后，在自然番茄种群中鉴定出两种 PRMT6 等位基因，表明 PRMT6 表达水平与 TBSV 抗性之间存在显著相关性。这一发现表明，与高表达相关的等位基因对抗性育种具有重要价值。

进一步分析表明，PRMT6 与 P19 相互作用，通过降低其结合 siRNA 的能力来抑制其 VSR 活性。机制研究表明，PRMT6 通过甲基化残基 R43 和 R115 来降低 P19 对 siRNA 的亲和力，这对于二聚化和 siRNA 双链相互作用至关重要。

在本氏烟中进行的点突变和瞬时表达实验表明，R43和R115的突变削弱了P19的沉默抑制功能。

随后的酵母双杂交和免疫共沉淀实验，以及之前对 P19-siRNA 复合物的结构分析表明，SlyPRMT6 通过甲基化精氨酸 43 破坏了 P19 同型二聚体的形成。

此外，精氨酸 115 的甲基化会损害 P19 二聚体与 siRNA 的结合，从而损害 P19 的沉默抑制功能。

该研究揭示了PRMT6介导的抗病毒免疫的新机制，补充了未知的NLR介导的免疫和自噬途径。