Глушение генов (gene silencing)

В течение длительного времени была распространена точка зрения, что зараженное вирусами восприимчивое растение не может выздороветь. На устойчивом растении симптомы заболевания могут ослабеть или исчезнуть, но восприимчивое растение не может стать снова здоровым. Однако недавно выздоровление было получено в некоторых комбинациях восприимчивое растение/вирус. Первоначально зараженное вирусом растение выявляло типичные симптомы, вирус распространялся системно, однако вновь образовавшиеся части растения не имели ни симптомов заболевания, ни вирусных частиц. При этом выздоровевшие бессимптомные и безвирусные части растения также проявили устойчивость к последующему заражению вирусом, показывая формирование приобретенной устойчивости. Этот тип устойчивости растений может быть обусловлен особой формы подавления активности генов.

Большое значение подавления генной активности имеет у трансгенных культур, в которых внедренный ген экспрессировался неэффективно. В большинстве случаев «заглушенный ген» в трансгенных растениях транскрибировался, однако матричная РНК разрушалась. Это явление было названо посттранскрипционным глушением генов. Интересно, что в дополнение к глушению внедренного гена, эндогенные гомологичные гены трансгенных растений также были заглушены. В селекции растений глушение генов является нежелательным механизмом.

Глушение генов является специфическим механизмом, действующий только на гомологичные последовательности нуклеиновых кислот. Было показано, что даже определенные части вирусного генома, например ген белка оболочки или ген репликазы вируса, внедренные в растение, способны индуцировать устойчивость (глушение) по отношению к вирусной инфекции у этих трансгенных растений. Этот тип устойчивости эффективен только по отношению к тем штаммам вирусов, которые имеют гомологию к вирусу, который послужил источником трансгенных последовательностей.

Механизм глушения генов и устойчивости к вирусам объясняют с помощью модели порогового значения. Растения, возможно, распознают количество чужеродной трансгенной мРНК или вирусной РНК и, при определенном пороговом значении, инициируется деградация РНК. Первоначально повышается активность РНК-зависимой РНК-полимеразы и синтезируется цепь антисмысловой РНК, гомологичной трансгенной РНК или вирусной РНК. Это приводит к формированию двухцепочечной структуры РНК. Такая структура является чужеродной для растений, и растения ее разрушают с использованием нескольких рибонуклеаз. В общем, механизм глушения генов является сложным; например, некоторые вирусы растений кодируют супрессорные белки для системы глушения генов.