L'expression des symptômes des infections virales est un sous-produit des voies moléculaires du virus complexe-hôte. Ceux-ci restent largement inconnus, en particulier dans le cas des systèmes de pathogènes champignons-virus. Les réponses antivirales fongiques impliquent trois mécanismes connus: l'interférence de l'ARN (ARNi), un mécanisme post-transcriptionnel qui inhibe la réplication virale; reprogrammation transcriptionnelle; et la reconnaissance de soi contre non-soi, ce qui limite la transmission cellulaire à cellule des virus dans les champignons. Alors que de nombreux virus fongiques (mycovirus) provoquent des infections asymptomatiques chez leurs hôtes, les mécanismes sous-jacents à l'induction ou à la suppression des symptômes ne sont pas bien compris.
Plusieurs études génétiques ont tenté d'explorer les facteurs fongiques impliqués dans les réponses antivirales, mais les gènes et les voies exacts liés à l'induction des symptômes dans les champignons restent une question ouverte.
Dans ce contexte, une équipe de recherche du Japon, dirigée par le professeur agrégé Shinji Honda de la Faculté des sciences médicales, de l'Université de Fukui, du Japon, et du professeur Nobuhiro Suzuki de l'Institut des sciences et des ressources des plantes, de l'Université d'Okayama, pour résoudre ce mystère. Ils ont utilisé leur système de virologie fongique récemment établi en Neurospora crassa pour dévoiler les gènes et les voies impliquées dans l'induction des symptômes après une infection virale. Leurs résultats ont été mis à disposition en ligne le 24 mars 2025 et ont été publiés dans le volume 33, numéro 4 du prestigieux Journal Hôte de cellule et microbe le 9 avril 2025.
« Dans cette étude, nous avons montré que les enzymes d'édition d'ARN A à I, dont l'expression est très élevée lors de l'infection virale, modifient spécifiquement l'ARNm des gènes de facteur de transcription maître adjacent dans le génome fongique ». Le Dr Honda présente le thème principal de leur travail. Son équipe de recherche avait précédemment isolé deux virus qui ont infecté N. Crassapour la première fois au monde. L'un d'eux, Neurospora crassa fusarivirus 1 (NCFV1), est généralement asymptomatique dans le type sauvage N. Crassamais provoque différents profils de symptômes chez les mutants déficientes en ARNi, mettant en évidence l'interaction complexe entre le virus, la génétique de l'hôte et le développement des symptômes. Ils ont ensuite développé ce système pour effectuer des analyses mutationnelles et génétiques pour comprendre comment les réponses antivirales sont contrôlées dans ce système fongique-viral.
Lorsque le système RNAi est supprimé du virus N. Crassales chercheurs ont observé des défauts de croissance dans la souche par rapport aux types sauvages, ainsi que des niveaux exceptionnellement élevés de transcrits viraux dans les champignons infectés. Pour comprendre comment désactiver le système d'ARNi déclenche un tel symptôme, ils ont examiné les modèles d'expression génique dans cette souche. Parmi les gènes régulés à la hausse, ils ont spécifiquement noté deux gènes nommés vieux et vieux-2qui ont tous deux été révélés contenir des domaines de la désaminase.
L'équipe a ensuite identifié quels emplacements génomiques sont ciblés par les produits de vieux et vieux-2– Old-1 et Old-2. Les emplacements cibles étaient à environ 2 kb en amont Old-1/2 Dans le génome, où il modifie le codon d'arrêt des transcrits cibles pour continuer la traduction et former une protéine complète avec des domaines de doigt en zinc. Ces régions voisines de Old-1/2 dans le génome a été nommé zao-1/2. D'autres expériences ont montré que tandis que Old-1 est un éditeur d'ARN mondial impliqué dans la modification des deux zao-1/2 ARNm, Old-2 est spécifique à l'édition zao-2 ARNm. L'interaction régulatrice de ces gènes / protéines en l'absence d'un système d'ARNi provoque des réponses hypersensibles dans les cellules fongiques lors d'une infection virale.
L'enquête de l'équipe sur le rôle de zao-1/2 Les gènes ont révélé différents résultats en fonction desquels zao Des gènes étaient présents. Lorsqu'il est infecté par le virus asymptomatique NCFV1, de type sauvage N. Crassaqui contient les deux zao-1 et zao-2 Les gènes, restent asymptomatiques, un état associé à une activation transcriptionnelle spécifique de gènes sensibles à l'anti-mycovirus (amyregs). Cependant, le résultat change dans zao Mutants de gènes: dans les mutants infectés par NCFV1 sans seulement zao-1 (Δzao-1), des symptômes graves ont été observés, peut-être en raison d'une activation transcriptionnelle excessive, indiquant zao-1 est crucial pour maintenir l'état asymptomatique. Plus surprenant, une suppression supplémentaire de zao-2 Dans ce contexte (Δzao-1/2)) a provoqué la récupération du champignon sain, devenant asymptomatique. Ces mutants n'induisent pas complètement les amyregs qui sont normalement activés pendant l'infection. Cela met en évidence le rôle critique mais complexe de zao-1/2 Dans le contrôle du développement des symptômes et de l'activation de la reprogrammation transcriptionnelle fongique antivirale.
Pourquoi désactiver le système d'ARNi déclenche-t-il un tel symptôme? Pour démêler ce mystère, les chercheurs ont étudié les fonctions de zao-1 et zao-2 plus en détail. Dans les champignons de type sauvage asymptomatiques, le zao-1 est principalement exprimé en variantes de protéines plus courtes (ZAO-1C / 1CS) générées par un interrupteur de site de démarrage (TSS). Ces variantes ZAO-1 plus courtes rivalisent probablement avec les protéines ZAO pleine longueur (ZAO-1FL et ZAO-2FL) pour la liaison à l'ADN. Cette compétition est supposée tamponner la réponse transcriptionnelle, en maintenant l'état asymptomatique. Cependant, en l'absence du système d'ARNi (en Δqde-2 mutants) ou quand zao-1 est supprimé (dans Δzao-1 mutants), le mécanisme est modifié. Dans Δqde-2 Les mutants, les anciennes enzymes sont surexprimées et modifient efficacement les codons d'arrêt prématurés dans les deux zao-1 et zao-2 Transcriptions, conduisant à une production accrue de ZAO-1FL pleine longueur et ZAO-2FL. Dans Δzao-1 mutants, tandis que zao-1 est absent, les anciennes enzymes modifient efficacement le zao-2 Transcription, conduisant à une augmentation de la production ZAO-2FL. Ces protéines Zao pleine longueur, en particulier le zao-2fl, agissent comme de puissants facteurs de transcription qui déclenchent une reprogrammation transcriptionnelle, entraînant des réponses antivirales excessives et une expression symptomatique. En outre, l'absence de ZAO-1 (en particulier les formes courtes ZAO-1C / 1CS) élimine la compétition suppressive, permettant aux protéines Zao pleine longueur, en particulier le ZAO-2FL, d'exercer un contrôle transcriptionnel plus fort, conduisant à des réponses symptomatiques plus sévères. De plus, l'équipe a effectué des analyses phylogénétiques pour démontrer que cet éditeur d'ARN et ses transcrits cibles voisins ont été conservés évolutivement à travers plusieurs espèces fongiques filamenteuses, notamment Neurospora, Fusariumet Aspergillus.
« Cette étude a révélé une couche complexe de défense antivirale impliquant l'édition de l'ARN, l'ARNi et la commutation du site de début de transcription, étroitement lié à la reprogrammation de la transcription pour réguler l'induction des symptômes ». conclut le Dr Honda au sujet du travail de l'équipe. « Bien qu'il y ait beaucoup plus de questions à répondre dans cette histoire de la régulation génomique de l'ancienne zao des réponses antivirales dans les champignons, cette étude est un tournant important dans le développement d'applications de génie génétique unique et de souches fongiques avec un potentiel antiviral robuste. »
