【每周文献】miRNA调节NBS-LRR-2012 Plant Cell

miRNA482 target到NBS-LRR基因上，导致NBS-LRR mRNA被切割，并形成secondary siRNA。这些secondary siRNA又可靶向其他的抗病相关基因，共同调节植物的抗病性。有意思的是，当植物遭受病原菌侵染时，miRNA482的丰度降低，NBS-LRR的表达量升高，引起植物的免疫反应。

病原菌是如何影响植物miRNA表达降低的？这是一个有趣的问题。下一步查一下有没有相关的报道。

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背景介绍

miRNA

• 调节基因的表达

• 21-24nt

• 由Dicer切割具有茎环结构的mRNA前体加工而来

• 加工形成的miRNA和AGO形成复合体

• miRNA通过互补配对的方式引导复合体结合到靶标mRNA

• miRNA/target互补程度影响功能

  • 近完全互补导致mRNA切割

    • 9-10位比较关键

  • 不完全互补导致翻译抑制

• 介导target的表观修饰

  • miRNA-mediated targeting of chromatin-associated RNAs

• miRNA可介导secondary siRNA的合成

  • 调节众多下游靶基因

secondary siRNA

• 合成

  • miRNA长22nt，或者长21nt但有两个target位点
  • 复合体招募RDR
  • miRNA刺激RDR以target RNA为模板合成dsRNA
  • Dicer将dsRNA加工成secondary siRNA（大部分为21nt）

• 可加强或放大primary sRNA或miRNA的信号

• 进化上有保守性，但也有特异性

1.不同寻常的miR482家族

长为22nt

• 典型的miRNA多为21nt

序列变异大

• 不同物种中发现31种isoform

表达差异

• 不同物种，不同组织

2.miR482/2118可能调节NBS-LRR

psRNATarget网站预测NBS-LRR基因上可能有miR482的结合位点

TAPIR 网站预测，番茄基因组中的168个NBS-LRR中，58个有miR482结合位点，且互补性较强

预测的miR482 target位于P-loop

miR482家族和拟南芥NBS-LRR(注释完备)比对

• 倾向于和CC-NBS-LRR结合

3.miR482引起secondary siRNA的形成

22nt的miRNA可能会诱导secondary siRNA的形成

• 起源于miRNA的target mRNA
• secondary siRNA一般具有phase特性
• 生成的secondary siRNA可能还有其下游target

在tomato sRNA数据库中一共鉴定出15个genomic RNA loci具有phase siRNA

• 其中的6个是siRNA482的target，并编码NBS-LRR

比对到NBS-LRR1基因上的siRNA表现出明显的phased siRNA的特点

• 富集的siRNA表现出phase分布
• sRNA比对到miR482 target mRNA的3'端

mi482/NBS-LRR-1的9、10位完全互补

• 满足在10-11位点之间切割的条件

5'RACE确认NBS-LRR的切割位点位于10、11位之间

降解组分析也发现切割位点位于10、11位点之间

4.miR482沉默NBS-LRR mRNA

miR482家族基因可比对到NBS-LRR上

miR482可引起NBS-LRR形成secondary siRNA

miRNA482的target LRR1和LRR2的丰度要明显小于其他非miR482 target 的NBS-LRR

野生型品种中miR482的表达高，同时LRR1和LRR2的丰度低，但其他非target LRR表达相似

野生型和栽培型杂交的F1和F2中，LRR1和LRR2的表达丰度也都低于栽培型，但在渐渗系中相似

烟草瞬时表达系统验证

• 烟草中miR482的表达丰度很低
• 有RDR6 RNAi突变体，RDR6是secondary siRNA合成必需的
• 野生型烟草中过表达miR482前体，导致secondary siRNA合成，LRR表达降低
• RDR6 RNAi中过表达miR482前体，LRR的表达也降低，但不能形成secondary siRNA

和植物抗病性之间的关系

• 病毒侵染后，miR482丰度降低，LRR1和LRR2 mRNA升高
• 病毒侵染前后，非miR482 target的表达没有升高
• 野生型DC3000侵染后，miR482丰度降低，LRR mRNA升高
• 突变体DC3000侵染，miR482丰度不变，LRR mRNA也不变

5.secondary siRNA可沉默下游target

D2 secondary siRNA预测的target是一个功能未知蛋白

target mRNA在比对位置的10位被切割

不能形成D2的品种中，target mRNA不能被切割，并且表达量较高

文章思维导图总结

参考文献：
Shivaprasad, P. V., Chen, H. M., Patel, K., Bond, D. M., Santos, B. A., & Baulcombe, D. C. (2012). A microRNA superfamily regulates nucleotide binding site–leucine-rich repeats and other mRNAs. The Plant Cell, 24(3), 859-874.