編輯植物核糖核酸酶P（RNase P）使植物可抗病毒

 

細菌的RNase P。黃色部分是RNA。圖片來源：維基百科

要提升作物產量，除了增加作物的產出，減少農損也是必要的。在眾多造成農損的因素裡，病毒感染也是其中之一。根據資料，病毒感染在美國一年造成數百億美金的損失；如果能找到一種機制，可以無差別地針對病毒進行攻擊，應該對於提升作物的產量有很大的幫助。

感染植物的病毒有超過八成為RNA病毒。這些RNA病毒在其基因體的尾端（3'端）有一個類似轉移RNA的結構（tRNA-like structure，TLS）。這個TLS對於病毒的感染能力以及複製能力都很重要。如果能把這個結構給切掉，就能抑制病毒的複製與感染能力了。

自然界有沒有能切這個結構的酵素呢？有的，就是植物的核糖核酸酶P（RNase P）。植物的RNase P原來是在轉移RNA成熟時所必須的酵素，它負責把前轉移RNA（pre-tRNA）的頭端的領導序列（5' leader sequence）給切除。雖然大多數的RNase P還要跟一個RNA結合（如上圖），但有一種RNase P是不含RNA的。這種只由蛋白質構成的RNase P被稱為PRORP。PRORP負責將一些粒線體信息RNA（mRNA）在頭端或尾端的TLS給切掉，讓信息RNA成熟。

於是研究團隊就想到，如果能讓這種PRORP出現在細胞質裡面（目前它們只出現在粒線體），它們是不是就可以去切除RNA病毒的TLS，讓這些RNA病毒無法複製？於是研究團隊就編輯了阿拉伯芥（Arabidopsis thaliana）的PRORP，讓這個蛋白質出現在細胞質裡面。

阿拉伯芥總共有三個PRORP，研究團隊挑選其中的一個，PRORP2，將它的核定位信號（NLS，nuclear localization signal）剔除。剔除後的PRORP2可表現於細胞質中，且可以切除蘿蔔黃色花葉病毒（TYMV，turnip yellow mosaic virus）的TLS。

過去PRORP都是表現在細胞核、葉綠體與粒線體，改變它的位置，是否會造成不良反應呢？研究團隊將這個編輯過的PRORP2放入植物後，並沒有對植物產生什麼有害的作用。以病毒去感染這些植物發現，病毒RNA的量有減少，但症狀似乎沒有太大差別。

雖然結果好像不是那麼盡如人意，但是阿拉伯芥還有另一個PRORP可以試試看。或許將來還能夠找到更好的方法來抑制病毒感染。

參考文獻：

Gobert, A., Quan, Y., Arrivé, M. et al. Towards plant resistance to viruses using protein-only RNase P. Nat Commun 12, 1007 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-21338-6