长链非编码RNA跨界交流，拓展宿主与病原体的对话

RNA分子可以在不同生物体之间移动，甚至跨越不同生物界，以调控基因表达——这一发现重塑了我们对生物体间通信的认识，尤其是在宿主与病原体相互作用方面。He等人在《自然》（Nature）上的一项新研究表明，水稻真菌病原体稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）将一种长非编码RNA送入植物细胞，通过隔离一种靶标microRNA来抑制宿主免疫，从而将长非编码RNA确立为跨生物界效应因子的一个新类别。

宿主与病原体之间存在高度协调的分子交换，最终决定感染的结局。真菌病原体同时利用蛋白质效应因子和RNA效应因子来操控宿主细胞过程并抑制免疫。宿主与微生物之间跨生物界RNA通信的概念，是由真菌病原体将小RNA导出到植物细胞中的发现所确立的，在植物细胞中这些小RNA劫持宿主的AGO蛋白来沉默植物免疫基因。 此后不久，发现哺乳动物寄生虫向宿主递送小RNA，以沉默炎症和免疫相关基因。2 RNA逆向转运也得到了证明：植物将内源性小RNA递送到入侵的真菌病原体中以沉默毒力相关基因。3 后续研究将这一范式扩展到了小RNA之外。信使RNA（mRNA）被发现从植物转移到真菌病原体中，表明较长的编码转录本也可以作为跨物种边界的移动信号分子发挥作用。4 在过去十年中，越来越多的研究不仅识别了不同动物或植物宿主与其病原体或寄生虫之间的RNA转运，还发现了细菌与真菌之间以及古菌之间的RNA转运，这表明跨生物界和跨物种的RNA通信可能在所有生物界中普遍存在。

新发表的工作通过鉴定一种直接操纵宿主免疫的真菌长非编码RNA（lncRNA）效应因子，将这一进化轨迹向前推进了一步。8 作者发现，水稻纹枯病菌稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）表达一种1589核苷酸的长非编码RNA lnc117761，该RNA在感染期间被强烈诱导。遗传学敲除该lncRNA后，真菌毒力显著降低，但不影响真菌生长或附着胞形成，这表明其主要功能是促进侵入性定殖。相比之下，表达lnc117761的转基因水稻对稻瘟病菌的感染更易感，证明真菌lncRNA作为毒力因子发挥作用。

从机制上看，lnc117761充当水稻microRNA miR5827的分子海绵。该真菌lncRNA含有一个与miR5827互补的保守结合位点，使其能够物理结合并隔离宿主miRNA。多种生物化学和遗传学方法证实了这一直接的RNA–RNA相互作用。由于miR5827通常抑制PKR1的表达——一种负调控水稻免疫的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶受体——因此lnc117761对miR5827的隔离增加了PKR1的表达，从而减弱了植物免疫反应并促进真菌感染。

在水稻细胞感染过程中，稻瘟病菌通过细胞外囊泡将lnc117761转运至水稻细胞内。lnc117761通过序列互补性结合宿主调控性microRNA OsmiR5827，导致PKR1（一种宿主免疫的负调控因子）去抑制，并促进病害进展。lnc117761还迁移至水稻叶片的远端组织，通过隔离OsmiR5827来预适应感染。该图部分使用BioRender.com创建。

引人注目的是，作者证明lnc117761从真菌细胞转运至感染位点的水稻细胞，并进一步移动到邻近的未感染细胞中。真菌管家型mRNA仍局限于真菌菌丝内，这表明是选择性RNA转位而非被动泄漏。荧光标记的lnc117761使得在感染过程中能够直接观察水稻细胞内的真菌RNA。值得注意的是，接种后48小时，约四分之一的感染期间检测到的真菌lnc117761已积累在周围宿主组织中，有效地降低了OsmiR5827的丰度。这种遗传预适应效应为真菌菌丝入侵水稻组织做好了准备，代表了病害进展过程中跨生物界RNA介导调控的一个新层面。

本研究还提出了引人深思的进化问题。真菌lnc117761与水稻miR5827之间共享的互补结合序列在微生物和植物基因组中似乎广泛保守；因此，该调控性RNA序列可能代表一个古老的进化模块，被反复适应性用于种间通信。具体而言，在另外两种水稻真菌病原体立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）和禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）中鉴定到了与lnc117761密切同源的一段序列。利用RNA沉默该序列或模拟OsmiR5827显著降低了这两种病原体对水稻的感染。这支持了类似的lncRNA介导免疫抑制机制在植物病原体中普遍存在的观点。

同样令人兴奋的推论是关于这些lncRNA如何在生物体之间移动的问题。细胞外囊泡（EVs）已被证明可以转运小RNA、mRNA和其他非编码RNA，不仅在同一生物体的细胞和组织之间，还可以在宿主与病原体或寄生虫之间转运。5 先前的研究证明植物小RNA和mRNA被包装进细胞外囊泡并递送到真菌病原体中，而真菌小RNA则受真菌细胞外囊泡保护，通过网格蛋白介导的内吞作用进入植物细胞。3,4,9 He等人从稻瘟病菌侵入性菌丝中提取细胞外囊泡，发现lnc117761在细胞外囊泡中的富集程度远高于其在营养菌丝和孢子中的丰度，为细胞外囊泡介导的lncRNA分泌和转运通路提供了令人信服的证据。与此发现一致的是，细胞外囊泡已被证明可以介导微生物与其植物和哺乳动物宿主之间、昆虫与植物之间、寄生虫与其哺乳动物宿主之间的RNA递送，最近的研究还将细胞外囊泡介导的RNA转移扩展到细菌与真菌之间以及古菌之间。5 总体而言，这些研究突出了细胞外囊泡作为生物体间RNA转运的保守载体的作用。

展望未来，合理推测细胞外囊泡介导的转运代表了跨生物界lncRNA转运的一种关键通用机制。哺乳动物系统中的研究表明，lncRNA经常被发现包装进细胞外囊泡，从而免受胞外核酸酶降解，并能高效递送至受体细胞。10 与此同时，古菌方面的最新研究表明细胞外囊泡携带大量lncRNA，7 这表明，类似于小RNA和mRNA，将调控性lncRNA包装进膜囊泡可能代表一种进化上古老且成功的策略，用于在细胞间或生物体间通信过程中保护和递送这些调控性RNA。未来研究探索RNA如何被选择性地装载进细胞外囊泡、如何进入受体细胞、如何从内体通路释放以及如何在受体细胞中发挥作用，将阐明生物体间RNA转运的机制。这些进展揭示，跨生物界RNA通信可能构成生物相互作用的一种通用语言，其范围远超宿主–病原体关系，塑造着生命之树上的生态和进化过程。