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小RNAs （small RNAs, sRNAs） 通过调控抗病相关基因表达在植物免疫反应中起到重要作用 (Huang et al., 2019) 。除了在植物体内发挥功能，植物还可以利用胞外囊泡将特异的sRNAs 转运至病原菌内抑制病原菌致病相关基因的表达，从而起到抑制病原菌致病性的功能，这种现象称为跨界/生物RNA干扰（RNAi）(Cai et al., 2018)（点击查看：） 。然而，植物胞外囊泡分泌sRNA的分选机制仍不清楚。
2021年2月25日，美国加州大学金海翎团队在Nature Plants在线发表了题为RNA-binding proteins contribute to small RNA loading in plant extracellular vesicles的研究论文，揭示了植物胞外囊泡sRNA的分选机制。
通过对拟南芥胞外囊泡蛋白进行质谱分析，研究人员鉴定到了一组RNA 结合蛋白，包括 Argonaute 1 (AGO1) , RNA helicase 11 (RH11) , RH37, Annexin 1 (ANN1) 和ANN2。胰蛋白酶降解实验进一步证明鉴定到的RNA结合蛋白均位于植物胞外囊泡内部。
动物细胞外囊泡根据其特定的蛋白质标记和来源被分为外泌体、脱落微泡和凋亡小体，而植物细胞外囊泡组成仍不明确 (Colombo et al., 2014) 。现有研究表明植物，至少包括以下几类不同的胞外囊泡：TET8标记胞外囊泡 (Cai et al., 2018) ，PEN1标记胞外囊泡 (Rutter & Innes, 2017) 和EXPO 来源胞外囊泡 (Wang et al., 2010) 。通过构建TET8 和PEN1 的双荧光转基因拟南芥以及胞外囊泡蔗糖密度梯度离心分析，研究人员进一步确定TET8和PEN1分别标记两类不同的胞外囊泡。利用蔗糖密度梯度离心和TET8免疫沉淀特异胞外囊泡的方法，研究人员进一步证明植物通过胞外囊泡分泌的sRNA和RNA 结合蛋白主要位于TET8标记的胞外囊泡内。
TET8和PEN1标记不同的胞外囊泡
通过RNA结合蛋白免疫沉淀并检测与其结合的sRNA，研究人员发现AGO1，RH11和RH37可以特异的和胞外囊泡分泌的sRNA结合而不与非分泌sRNA结合，但ANN1和ANN2的sRNA结合并没有选择特异性。该结果证明胞外囊泡分泌的RNA结合蛋白参与了sRNA的分选并保证其在胞外囊泡中的稳定性。研究人员进一步分析发现，ago1，rh11rh37和ann1ann2的突变体胞外囊泡中sRNA的含量与野生型材料相比明显降低，并且rh11rh37和ann1ann2突变体对灰霉菌的抗性变低。
以上研究表明，植物通过特异的RNA结合蛋白对胞外囊体分泌的sRNA进行分选，同时这些RNA结合蛋白参与了植物抵抗病原菌的入侵。该研究有助于厘清RNA介导的细胞间和物种间信号转导机制并对研发针对影响植物生长以及引起人类疾病的真菌病原体的新型杀菌剂起到重要作用。
加州大学河滨分校博士后何宝叶博士和武汉大学生命科学学院教授蔡强博士为共同第一作者，加州大学河滨分校金海翎教授为通讯作者。
参考文献：
Cai Q, Qiao L, Wang M, et al., 2018. Plants send small RNAs in extracellular vesicles to fungal pathogen to silence virulence genes. Science 360, 1126-9.
Colombo M, Raposo G, Thery C, 2014. Biogenesis, secretion, and intercellular interactions of exosomes and other extracellular vesicles. Annual Review of Cell and Developmental Biology 30, 255-89.
Huang CY, Wang H, Hu P, Hamby R, Jin H, 2019. Small RNAs - big players in plant-microbe interactions. Cell Host Microbe. 26, 173-82.
Rutter BD, Innes RW, 2017. Extracellular vesicles isolated from the leaf apoplast carry stress-response proteins. Plant Physiology 173, 728-41.
Wang J, Ding Y, Wang J, et al., 2010. EXPO, an exocyst-positive organelle distinct from multivesicular endosomes and autophagosomes, mediates cytosol to cell wall exocytosis in Arabidopsis and tobacco cells. Plant Cell 22, 4009-30.
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