Проявление симптомов вирусных инфекций у грибов — результат сложного взаимодействия вируса и хозяина на молекулярном уровне. Эти процессы до сих пор плохо изучены, особенно когда речь идет о грибах и заражающих их вирусах. Известно, что грибы защищаются от вирусов тремя способами: разрушают вирусную РНК, меняют активность своих генов или распознают чужеродные элементы, чтобы остановить распространение инфекции. Многие грибные вирусы (миковирусы) не вызывают симптомов, но почему так происходит — загадка.

Японские ученые под руководством Шинджи Хонды из Университета Фукуи и Нобухиро Судзуки из Университета Окаямы решили разобраться в этом вопросе. Они использовали модель Neurospora crassa — нитчатого гриба, зараженного вирусом NcFV1, который обычно не вызывает симптомов, но при отключении системы RNAi у гриба приводит к серьезным нарушениям роста.

Исследование опубликовано в Cell Host & Microbe.

Мы выяснили, что ферменты, редактирующие РНК, активируются при вирусной инфекции и изменяют соседние гены-регуляторы, — объясняет Хонда.

Эти гены, old-1 и old-2, кодируют белки, которые редактируют участки РНК рядом с собой — zao-1 и zao-2. В норме zao-1 производит укороченные белки, которые сдерживают чрезмерную защитную реакцию. Но если zao-1 нет или система RNAi отключена, включается zao-2, что приводит к гиперактивации противовирусных генов и появлению симптомов. Удивительно, но если удалить оба гена, гриб снова становится здоровым — значит, баланс между ними критически важен.

Филогенетический анализ показал, что такая система есть и у других грибов, включая Fusarium и Aspergillus.

Мы раскрыли сложный механизм защиты, где редактирование РНК, RNAi и переключение старта транскрипции вместе регулируют симптомы, — говорит Хонда.

Это открытие поможет создать грибы с устойчивостью к вирусам и новые методы генной инженерии.

Этот механизм — пример тонкой настройки иммунного ответа. Понимание того, как грибы балансируют между незаметной инфекцией и гиперактивной защитой, может помочь:

• Разработать биозащиту для сельскохозяйственных грибов (например, вешенок или шампиньонов), которые страдают от вирусов.
• Создать новые инструменты для редактирования генов, вдохновленные системой old-zao.
• Улучшить модели борьбы с вирусами у высших организмов — принципы конкуренции белков и редактирования РНК универсальны.

Однако исследование проведено на Neurospora crassa — модельном организме, чьи механизмы могут отличаться от патогенных грибов вроде Aspergillus fumigatus. Пока неясно, насколько эти находки применимы к видам, где вирусы вызывают серьезные болезни.

Ранее ученые создали микробиом растения для защиты от болезней.