Actividad antiviral de pequeños RNAs endógenos y supresión de silenciamiento génico por la proteína 16K del virus del cascabeleo del tabaco (TRV)

Abstract

[EN] During viral infections, the outcome of the infective process is a net balance between the compatible and defence interactions. When a virus infects the eukaryotic cell, it must deal with different host defence mechanisms among which RNA silencing is part of the initial plant innate defence response. RNA silencing in plants has the role of restraining viral proliferation in the infected cell and therefore regulates the equilibrium between viral load and plant cell integrity that is key for the plant-virus compatibility. The virus itself is inductor, target and suppressor of the RNA silencing in plants. Viral silencing suppressor proteins (VSR) counteract host antiviral silencing and modify the host gene expression programme to generate a permissive environment for compatible infections. In this PhD thesis we have studied the interface between viral and plant RNA silencing in the context of a compatible infection. Using Tobacco rattle virus (TRV) as a model viral system and Nicotiana benthamiana and Arabidopsis thaliana as host model systems, we have dissected the role of endogenous small RNAs to promote gene silencing responses to viral sequences. Our results point to possible functional interactions between miRNAs and complementary sequences in viral genomes even though the role of those interactions as a viral proliferation controls mechanisms is not part of this thesis. We have found that TRV 16K silencing suppressor protein effects play a central role to dictate the way the TRV and plant RNA silencing interact. The 16K protein avoids, partially, the assembly of silencing effectors complexes and thus compromises the impact of antiviral vsiRNAs-mediated and endogenous small RNAs-mediated RNA silencing. The suppressor effect of TRV does not have a significant impact on the miRNAs content, relative composition and activity although we cannot discard an effect on the metabolisms of some particular miRNA species.

[ES] En las infecciones por virus, el desenlace del proceso infectivo debe entenderse como el resultado neto de las interacciones compatibles y de defensa entre el virus y la planta hospedadora. Cuando un virus entra en una célula eucariota debe lidiar con la activación de diferentes mecanismos de defensa del huésped. El silenciamiento génico mediado por RNA constituye una primera línea de defensa innata de la planta, siendo los propios virus inductores, dianas y supresores de este sistema de defensa. Las plantas a través del silenciamiento génico son capaces de limitar la proliferación viral en las células infectadas permitiendo un delicado equilibrio entre la multiplicación del virus y la integridad celular. Sobre este equilibrio se fundamenta la relación de compatibilidad en la interacción planta-virus. En este escenario, los virus utilizan sus proteínas supresoras de silenciamiento (VSR) para modular los efectos antivirales del silenciamiento y reprogramar la expresión génica del huésped proporcionando un entorno favorable para el desarrollo de la infección compatible Con este trabajo hemos abordado el modo en que los virus interaccionan con el silenciamiento génico en el contexto de una infección compatible. Empleando el virus del cascabeleo del tabaco (TRV) como sistema viral y Nicotiana. benthamiana y Arabidopsis thaliana como modelos de huésped, hemos indagado en el potencial de los pequeños RNAs (sRNAs) endógenos para guiar procesos de silenciamiento sobre secuencias virales. Nuestros resultados suLa manera en que TRV interacciona con la ruta de silenciamiento está condicionada gieren la posibilidad de interacciones funcionales entre microRNAs (miRNAs) y secuencias complementarias en el genoma del virus, si bien su relevancia como mecanismo de control de la proliferación viral no se ha estudiado en este trabajo. por el efecto supresor de la proteína 16K. Esta proteína impide, al menos parcialmente, el ensamblaje de los complejos efectores de silenciamiento y puede por tanto comprometer el efecto del silenciamiento antiviral dependiente de sRNAs tanto virales (vsiRNAs) como endógenos. El efecto supresor de TRV no parece perturbar globalmente el contenido, composición relativa y actividad de los miRNAs, si bien no es descartable que induzca alteraciones en el metabolismo de especies concretas.

[CA] En les infeccions per virus, el desenllaç del procés infectiu ha d'entendre's com el resultat net de les interaccions compatibles i de defensa entre el virus i la planta hoste. Quan un virus entra a una cèl·lula eucariota ha de lluitar amb l'activació de diferents mecanisme de defensa de l'hoste. El silenciament gènic per RNA constitueix una primera línia de defensa innata de la planta, i els propis virus son inductors, dianes i supressors d'aquest sistema de defensa. Les plantes a través d'aquest silenciament, són capaces de limitar la proliferació viral a les cèl·lules infectades, permetent un delicat equilibri entre la multiplicació del virus i la integritat cel·lular. En aquest equilibri es fonamenta la relació de compatibilitat existent a la interacció planta-virus. En aquest escenari, els virus utilitzen les seues proteïnes supressores de silenciament (VSR) per tal de modular els efectes antivirals del silenciament i reprogramar l'expressió gènica de l'hoste, proporcionant un entorn favorable per al desenvolupament de la infecció compatible. Amb aquest treball hem abordat la manera en la que els virus interaccionen amb el silenciament gènic en el context d'una infecció compatible. Emprant el virus del cascavelleig del tabac (TRV) com a sistema viral i Nicotiana. benthamiana i Arabidopsis thaliana com a hostes models, hem indagat en el potencial dels RNAs endògens curts de doble cadena (sRNAs) per guiar processos de silenciament sobre seqüències virals. Els nostres resultats suggereixen la possibilitat de interaccions funcionals entre microRNAs (miRNAs) i seqüències complementàries al genoma del virus, tot i que la seua rellevància com a mecanisme de control de la proliferació viral no ha estat tractat en aquest treball. La manera en la que TRV interacciona amb les rutes de silenciament es troba condicionada per l'efecte supressor de la proteïna 16K. Aquesta proteïna impedeix, al menys parcialment, l'acoblament dels complexos efectors del silenciament i pot llavors comprometre l'efecte del silenciament antiviral depenent de sRNAs, tant virals (vsiRNAs) com endògens. L'efecte supressor de TRV no sembla pertorbar globalment el contingut, composició relativa i activitat dels miRNAs, tot i que no es pot descartar que induïsca alteracions en el metabolisme d'espècies concretes.