הביטוי של תסמינים של זיהומים נגיפיים הוא תוצר לוואי של מסלולי מולקולריים מורכבים במארח נגיף. אלה נשארים ברובם לא ידועים, במיוחד במקרה של מערכות פתוגן של וירוס פטרייה. תגובות אנטי-ויראליות פטרייתיות כוללות שלושה מנגנונים ידועים: הפרעות RNA (RNAI), מנגנון שלאחר התמלול המעכב שכפול נגיפי; תכנות מחדש של תעתיק; והכרה בעצמי לעומת אי-עצמי, המגבילה את העברת התא לתא של נגיפים בתוך פטריות. בעוד שנגיפים פטרייתיים רבים (Mycoviruses) גורמים לזיהומים אסימפטומטיים במארחים שלהם, המנגנונים העומדים בבסיס הגיוס או דיכוי הסימפטומים אינם מובנים היטב.
מספר מחקרים גנטיים ניסו לחקור את הגורמים הפטרייתיים המעורבים בתגובות אנטי -ויראליות, אך הגנים והמסלולים המדויקים הקשורים להשראת סימפטומים בפטריות נותרו שאלה פתוחה.
בהקשר זה, צוות מחקר מיפן, בראשותו של פרופסור חבר שינג'י הונדה מהפקולטה למדעי הרפואה, אוניברסיטת פוקוי, יפן, ופרופסור נובוהירו סוזוקי מהמכון למדעי הצמח ומשאבים, אוניברסיטת אוקאמה, יצאו לפתור את התעלומה הזו. הם השתמשו במערכת הוויראולוגיה הפטרייתית שהוקמה לאחרונה ב Neurospora Crassa לחשוף את הגנים והמסלולים המעורבים בהשראת סימפטומים לאחר זיהום נגיפי. הממצאים שלהם הועמדו לרשות המקוון ב- 24 במרץ 2025, ופורסמו בכרך 33, גיליון 4 של כתב העת היוקרתי מארח תאים ומיקרוב ב- 9 באפריל 2025.
"במחקר זה הראינו כי אנזימים עריכת RNA A-to-I, שהביטוי שלהם מוגבה מאוד עם זיהום נגיפי, משנים ספציפית את ה- mRNA של גנים של גורמי שעתוק מאסטר סמוכים בגנום הפטרייתי," ד"ר הונדה מציגה את הנושא העיקרי של עבודתם. צוות המחקר שלו בודד קודם לכן שני וירוסים שנדבקו נ 'קרסהלראשונה בעולם. אחד מאלה, Neurospora crassa fusarivirus 1 (NCFV1), הוא בדרך כלל אסימפטומטי בסוג הבר הפראי נ 'קרסהאך גורם לפרופילי סימפטומים שונים במוטנטים חסרי RNAi, ומדגיש את יחסי הגומלין המורכבים בין נגיף, גנטיקה מארחת והתפתחות סימפטומים. בהמשך הם פיתחו מערכת זו כדי לבצע ניתוחים מוטציה וגנטיים כדי להבין כיצד נשלטים תגובות אנטי-ויראליות במערכת פטרייתית-ויראלית זו.
כאשר מערכת ה- RNAi נמחקת מנגיף וירוס נ 'קרסההחוקרים צפו במומים עם צמיחה בזן בהשוואה לסוגי הבר, יחד עם רמות גבוהות במיוחד של תמלילים ויראליים בפטריות הנגועות. כדי להבין כיצד כיבוי מערכת ה- RNAi מפעיל סימפטום כזה, הם בדקו את דפוסי ביטוי הגנים במתח זה. בין הגנים המווסתים, הם ציינו באופן ספציפי שני גנים בשם ישן 1 וכן ישן -2ששניהם התגלה כי מכילים תחומי דימינאז.
הצוות הבא זיהה אילו מיקומים גנומיים ממוקדים על ידי המוצרים של ישן 1 וכן ישן -2-Old-1 ו- Old-2. מיקומי היעד היו בערך 2 קילוגרם במעלה הזרם מ ישן 1/2 בגנום, שם הוא משנה את קודון העצירה של תמלילי היעד כדי להמשיך בתרגום וליצור חלבון מלא עם תחומי אצבעות אבץ. אזורים שכנים אלה של ישן 1/2 בגנום נקראו ZAO-1/2ו ניסויים נוספים הראו כי בעוד Old-1 הוא עורך RNA גלובלי המעורב בשינוי שניהם ZAO-1/2 mRNAs, Old-2 ספציפי לעריכה ZAO-2 mRNA. יחסי הגומלין הרגולטוריים של גנים/חלבונים אלה בהיעדר מערכת RNAI גורמת לתגובות רגישות יתר בתאים הפטרייתיים במהלך זיהום נגיפי.
חקירת הצוות על תפקיד ZAO-1/2 גנים חשפו תוצאות שונות בהתאם לאילו זאו גנים היו נוכחים. כאשר הוא נגוע בנגיף האסימפטומטי NCFV1, מסוג הבר נ 'קרסהשמכיל את שניהם ZAO-1 וכן ZAO-2 גנים, נותרו אסימפטומטיים, מצב הקשור להפעלה תעתיקית ספציפית של גנים מגיבים נגד מיקוברוס (AmyRegs). עם זאת, התוצאה משתנה ב זאו מוטציות גנים: במוטנטים הנגועים ב- NCFV1 חסרים בלבד ZAO-1 ((ΔZAO-1), נצפו תסמינים חמורים, אולי כתוצאה מהפעלה מוגזמת לתמלול, מה שמצביע על ZAO-1 הוא קריטי לשמירה על המצב האסימפטומטי. באופן מפתיע יותר, מחיקה נוספת של ZAO-2 ברקע זה (ΔZAO-1/2) גרם לפטרייה להתאושש בריא, והפך לאסימפטומטי. מוטציות אלה אינן גורמות לחלוטין לאמיירגים המופעלים בדרך כלל במהלך ההדבקה. זה מדגיש את התפקיד הקריטי, אך המורכב, של ZAO-1/2 בבקרת התפתחות סימפטומים והפעלה של תכנות מחדש של התמלול האנטי -ויראלי.
מדוע כיבוי מערכת ה- RNAi מפעיל סימפטום כזה? כדי לפתור תעלומה זו, החוקרים חקרו את הפונקציות של ZAO-1 וכן ZAO-2 ביתר פירוט. בפטריות אסימפטומטיות מסוג פראי, ZAO-1 בא לידי ביטוי בעיקר כגרסאות חלבון קצרות יותר (ZAO-1C/1CS) הנוצרות על ידי מתג אתר התחלת תעתיק (TSS). גרסאות ZAO-1 הקצרות יותר הללו מתחרות ככל הנראה עם חלבוני ZAO באורך מלא (ZAO-1FL ו- ZAO-2FL) על קשירת DNA. תחרות זו משערת כדי לאגר את התגובה התמלולית, תוך שמירה על המצב האסימפטומטי. עם זאת, בהיעדר מערכת RNAi (ב ΔQDE-2 מוטנטים) או מתי ZAO-1 נמחק (ב ΔZAO-1 מוטנטים), המנגנון משתנה. ב ΔQDE-2 מוטנטים, אנזימים ישנים מתבטאים יתר על המידה ועורכים ביעילות את קודוני העצירה המוקדמים בשניהם ZAO-1 וכן ZAO-2 תמלילים, מה שמוביל לייצור מוגבר של ZAO-1FL באורך מלא ו- ZAO-2FL. ב ΔZAO-1 מוטנטים, בזמן ZAO-1 נעדר, אנזימים ישנים ערוכים ביעילות ZAO-2 תעתיק, מה שמוביל לייצור Zao-2FL מוגבר. חלבוני ZAO אלה באורך מלא, ובמיוחד ZAO-2FL, פועלים כגורמי שעתוק חזקים המעוררים תכנות מחדש של תעתיק, וכתוצאה מכך תגובות אנטי-ויראליות מוגזמות וביטוי סימפטומטי. יתרה מזאת, היעדר ZAO-1 (ספציפית הצורות הקצרות ZAO-1C/1CS) מבטל את התחרות המדכאת, ומאפשר לחלבוני ZAO באורך מלא, ובמיוחד ZAO-2FL, כדי להפעיל שליטה תעתיקית חזקה יותר, מה שמוביל לתגובות סימפטומטיות חמורות יותר. בנוסף, הצוות ערך ניתוחים פילוגנטיים כדי להדגים כי עורך ה- RNA הזה ותמלילי היעד השכנים שלו נשמרו מבחינה אבולוציונית על פני כמה מינים פטרייתיים נימה, כולל נוירוספורה– פוסריוםו אספרגילוסו
"מחקר זה חשף שכבה מורכבת של הגנה אנטי -ויראלית הכוללת עריכת RNA, RNAI ותחלת תעתיק החלפת אתרים, הקשורה קשר הדוק לתכנות מחדש של שעתוק לוויסות אינדוקציה של הסימפטומים," מסכם ד"ר הונדה על עבודת הצוות. "למרות שיש עוד הרבה שאלות שיש לענות עליהן בסיפור זה של ויסות גנומי ישן-זאו של תגובות אנטי-ויראליות בפטריות, מחקר זה הוא נקודת מפנה חשובה בפיתוח יישומי הנדסה גנטית ייחודית וסטיקות פטרייתיות עם פוטנציאל אנטי-ויראלי חזק."
