RNA修饰已被表观转录组学揭示在多种生物过程中发挥关键作用。然而,关于植物-病原体互作过程中RNA修饰的数据仍然较为稀缺。近年来,研究者利用各种测序方法阐明RNA修饰在水稻稻瘟病真菌中的功能。
Ribo-seq(核糖体印迹分析)通过测定核糖体在mRNA上的结合位点,分析翻译效率和挖掘微肽,在全转录组覆盖和动态追踪核糖体占据情况方面表现出色。但其依赖于活跃翻译的mRNA,无法分析非编码RNA(ncRNA)和tRNA。tRNA-seq用于检测tRNA修饰,针对性强、对低丰度tRNA亚型具有高灵敏性,非常适合研究tRNA修饰网络。但其仅限于tRNA类型,并且可能因平台偏差漏检某些修饰。MeRIP-seq(m6A免疫共沉淀测序)是m6A修饰研究的金标准方法,利用特异性抗体富集并测序RNA,适用范围广、重复性好。但该方法受抗体质量限制,且不适用于多种修饰的同时检测。纳米孔测序可直接检测RNA修饰,通过分析电流变化识别碱基及其修饰,分辨率高,可保留原始RNA结构并动态分析。但其成本高、算法复杂、样本稳定性要求苛刻。整体而言,这些技术的综合应用是未来趋势:Ribo-seq提供翻译调控整体背景,tRNA-seq专注tRNA修饰,MeRIP-seq绘制m6A图谱,纳米孔测序支持高精度动态分析。多技术结合与计算模型将推动RNA修饰功能机制的深入解析。2025年4月22日,浙江省农作物病虫害生物学与生态调控重点实验室陶增、新加坡国立大学生物科学系Naweed I.Naqvi和中国水稻研究所水稻生物学与育种国家重点实验室寇艳君在Trends in Microbiology上发表了一篇题为“Emerging roles of RNA modifications in the rice blast fungus”的综述文章。RNA修饰不同于DNA和组蛋白修饰,近期研究发现其在多种生物过程中发挥关键作用,尤其通过调控mRNA、tRNA和rRNA的稳定性、定位和翻译效率。尽管目前已鉴定出170多种RNA修饰,其在植物病原体中的功能仍不清楚。稻瘟病真菌(M. oryzae)每年导致20–30%的水稻减产,虽然其致病蛋白已被广泛研究,但RNA修饰对毒力的调控机制了解甚少。最新研究表明,mRNA和tRNA修饰在感染过程中具有重要作用,揭示出真菌致病的新型调控机制。二. mRNA的m6A修饰通过调控mRNA丰度影响稻瘟病真菌的自噬与致病性mRNA修饰通过调控剪接、翻译和降解影响蛋白合成,但其在稻瘟病真菌中的作用此前未明。研究者发现,该真菌的m6A修饰依赖MTA1(一种类METTL4的甲基转移酶),主要发生在mRNA的3' UTR区域。MTA1缺失会削弱真菌毒力,影响附着胞侵染,可能与自噬受阻有关。m6A对部分自噬基因转录本的翻译和降解有特异性负调控。该研究揭示m6A是调控稻瘟病真菌致病性的关键因子,未来可开发靶向MTA1/m6A的抗真菌策略。三. tRNA修饰s²U³⁴:调控稻瘟病真菌翻译、效应子分泌及致病性的关键因子tRNA的s²U³⁴修饰是稻瘟菌中关键的翻译调控因子。该修饰通过Uba4–Urm1系统介导,专门促进AA结尾密码子mRNA的翻译,影响胞质效应子的分泌和真菌毒力。其缺失会导致核糖体停顿、翻译效率下降,影响附着胞相关蛋白表达。
该研究揭示s²U³⁴在调控真菌致病性中的核心作用,为开发新型抗真菌策略提供靶点。
四. tRNA修饰m¹A⁵⁸:促进麦角固醇生物合成基因翻译,帮助稻瘟病真菌感染tRNA的m¹A⁵⁸修饰由Trm6/Trm61复合物催化,通过增强eEF1–tRNA结合促进ERG基因翻译和麦角固醇合成,是稻瘟菌致病性所必需。靶向该修饰或其合成通路有望用于抗稻瘟病的农药开发。
展望
未来研究应聚焦于开发单碱基分辨率的高效检测方法,解析稻瘟菌中RNA修饰的动态与功能特异性、识别可逆催化RNA修饰的酶,并探索修饰间的协同效应。扩展研究到其他丝状病原菌,比较修饰机制的保守性,重点识别关键RNA修饰酶及其靶标,为RNA修饰酶抑制剂或农药的开发提供依据,并探索现场应用的RNA策略以控制真菌性疾病。
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