内布拉斯加大学林肯分校的研究显示，一种破坏水稻的真菌的毒性以及类似忍者的蛋白质通过屏蔽免疫系统的警报来帮助其逃避检测，取决于基因解码的怪异性，这种怪异性可能是阻止它的关键。
理查德·威尔逊领导的研究小组希望在真菌接管水稻细胞的过程中确定一个重要但以前未知的阶段，以加速稻瘟病的治疗或预防。稻瘟病每年导致全球产量减少30%。
内布拉斯加州的植物病理学教授威尔逊表示：“我从我的研究领域的同行那里得到的反应是，他们对此非常兴奋，因为没有人能够解决这个问题。”
大多数细胞机器或蛋白质都以相同的方式分泌：在内质网构建并折叠成接近最终形态后，它们转移到高尔基体，高尔基体将其打包并运送到最终目的地。但某些蛋白质会绕过高尔基体，选择非常规的、人们知之甚少的途径。威尔逊的研究小组已经证明，其中一种非常规途径不是修改分泌蛋白本身，而是修改帮助其构建的分子的遗传密码。
这种分子被称为转移RNA（tRNA），它在氨基酸（每种蛋白质的组成部分）周围运输，以寻找需要其特定货物的蓝图。这些蓝图以三个字母的密码或密码子的形式存在，由恰当命名的信使RNA携带。当tRNA遇到并解码密码子与自己的三个字母组合相匹配的mRNA时，它会卸载相应的氨基酸，将其添加到一系列其他氨基酸中，最终产生成品蛋白质。
然而，在放弃它们宝贵的货物之前，一些tRNA经历了化学改造。一个特别值得注意的改动是将硫添加到tRNA的第三个字母或核苷酸上，特别是当这个字母是U时，这个核苷酸被称为尿苷。虽然这种硫的添加在从酵母到老鼠再到人类的各种生物中都被保守地观察到，但研究人员还没有确定它的所有功能。
威尔逊和他的同事们决定发挥一种有根据的直觉：tRNA的尿嘧啶修饰可能对稻瘟病真菌Magnaporthe oryzae的生长至关重要。为了测试其重要性，研究人员采用了一种可靠的方法，即去除负责修饰的基因，然后寻找突变真菌与原始真菌之间的任何差异。
研究发现远远超出了他们的预期。一些类似忍者的蛋白质或效应物消失了，这些蛋白质在渗入水稻细胞的细胞质之前通过非常规途径分泌，以减轻其先天免疫反应。当研究小组将突变M. oryzae的孢子放在水稻幼苗上时，没有效应的真菌只在水稻叶片上造成微小的损伤，这些损伤远远小于未受影响的毒性真菌。
威尔逊表示，硫修饰的tRNA可以帮助在M. oryzae和其他病原体中寻找致病效应物。在M. oryzae中，tRNA与密码子第二和第三位以AA-腺嘌呤结尾的mRNA密码子一致匹配。然而，研究小组知道，其他tRNA也可以与以AG结尾的同义密码子匹配，当它们卸载相同的氨基酸时，无需事先添加硫的麻烦。这就留下了一个问题：为什么M. oryzae更喜欢AA端密码子而不是AG端密码子呢？
另一个实验将有助于解开这个谜团。研究小组发现，将AA结尾的密码子替换为AG，确实会导致M. oryzae恢复产生毒性效应蛋白。不幸的是，真菌开始产生如此多的效应器，以至于它们有效地破坏了自己的隐形运作，最终无法促进感染，这就像纳米级厨房里有太多厨师一样。
结果表明，AA末端的密码子不仅能促进而且还能调节效应子的产生。很明显：这种隐形蛋白质既依赖于硫修饰，也依赖于它所针对的一种特定的、可校准的密码子类型。如果缺了一个，整个计划就泡汤了。
因为mRNA直接从被称为DNA的源代码中提取其蓝图，分析后者可以让研究人员辨别出前者中密码子的存在和流行。威尔逊和他的同事们知道M. oryzae在很大程度上依赖于AA端密码子来大量产生侵入水稻细胞细胞质的效应子，于是开始在相关基因中寻找它们的迹象。研究小组没有失望：在一个案例研究中，超过90%的细胞质效应物的AG和AA端密码子属于后者。
研究人员可以很容易地找到同样的差异，以追踪更多的效应——无论是真菌还是其他致病生物——使偷袭持续下去，威尔逊说。
他说：“植物病理学的目标之一是识别新的效应物并弄清楚它们的功能，这些效应物通常会抑制某些植物蛋白的功能或逃避检测。”“然后，如果你在植物中找到了目标，你就可以对植物进行改变，使它们更具抗性。因此，寻找效应剂实际上是在寻找持久的植物抗病能力。”
“我认为，在短期内，我们将利用它来更多地了解这种非常规的分泌途径。这是已知的爆炸真菌将效应物进入植物细胞的唯一途径，所以如果你能以某种方式抑制它，那么就能够引起疾病而言，它真的会对真菌有害。”
一位没有参与这项研究的著名细胞生物学家将该团队的成就与鲍勃·比蒙的成就进行了比较。比蒙在1968年夏季奥运会上的跳远比赛中，以近2英尺的速度打破了当时的世界纪录。米格尔Peñalva在X平台上写道：“这项工作不仅是朝着理解非常规分泌物在真菌对植物致病性中的作用迈出的一步，而且是一个很长的飞跃，可以与鲍勃·比蒙在墨西哥的890厘米相比较。”
威尔逊表示，研究小组研究的非常规效应途径不仅仅包括真菌和植物王国。导致包括疟疾在内的许多人类感染疾病的寄生原生生物，分泌免疫抑制蛋白的方式与M. oryzae非常相似。一些癌细胞也使用这一途径。威尔逊表示，理想情况下，该团队的研究可以为识别新的效应物和理解为什么它们成为对抗人类细胞的首选武器提供信息。
“所以，”他说，“这项工作可以在很多方面启发很多东西。”
研究人员在《自然微生物学》杂志上发表了他们的研究结果。
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希望本篇文章《揭示水稻致命病害的潜在原因》能对你有所帮助！
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