The miRNA pathway limits AGO1 availability during siRNA-mediated PTGS defense against exogenous RNA

Abstract

En las plantas, la mayoría de los microARN (miARN) y varios pequeños ARN de interferencia endógenos (ARNip) se unen a ARGONAUTE1 (AGO1) para regular la expresión de genes endógenos mediante el silenciamiento génico postranscripcional (PTGS). AGO1 también participa en una respuesta de defensa PTGS mediada por ARNip que frustra el ARN exógeno derivado de virus y transgenes. Aquí, revelamos que las plantas que soportan el transgén PTGS exhiben niveles elevados de proteína AGO1. Además, el aumento de los niveles de AGO1, ya sea mediante la mutación de los componentes de la vía de miARN o, más específicamente, al alterar la regulación dirigida por miR168 del ARNm de AGO1 conduce a una mayor eficiencia de PTGS, lo que indica que la vía de miARN amortigua la eficiencia de PTGS, probablemente al limitar la disponibilidad de AGO1. Proponemos que durante la fase de iniciación del transgén PTGS, los ARNip transgénicos y los ARNip y miARN endógenos compitan para unirse a AGO1, lo que lleva a una reducción transitoria de los complejos AGO1-miR168 y una disminución en la escisión del ARNm de AGO1. El aumento concomitante en los niveles de proteína AGO1 facilitaría la formación de complejos de ARNip AGO1-transgén y la entrada en la fase de amplificación de PTGS. Sugerimos que la vía de los miARN impone una limitación importante a la eficiencia del PTGS, lo que podría ayudar a proteger los ARNm endógenos para que no sean atacados rutinariamente por el PTGS.

In plants, most microRNAs (miRNAs) and several endogenous small interfering RNAs (siRNAs) bind to ARGONAUTE1 (AGO1) to regulate the expression of endogenous genes through post-transcriptional gene silencing (PTGS). AGO1 also participates in a siRNA-mediated PTGS defense response that thwarts exogenous RNA deriving from viruses and transgenes. Here, we reveal that plants supporting transgene PTGS exhibit increased levels of AGO1 protein. Moreover, increasing AGO1 levels either by mutating miRNA pathway components or, more specifically, by impairing miR168-directed regulation of AGO1 mRNA leads to increased PTGS efficiency, indicating that the miRNA pathway dampens the efficiency of PTGS, likely by limiting the availability of AGO1. We propose that during the transgene PTGS initiation phase, transgene siRNAs and endogenous siRNAs and miRNA compete to bind to AGO1, leading to a transient reduction in AGO1–miR168 complexes and a decline in AGO1 mRNA cleavage. The concomitant increase in AGO1 protein levels would facilitate the formation of AGO1–transgene siRNA complexes and the entry into the PTGS amplification phase. We suggest that the miRNA pathway imposes an important limitation on PTGS efficiency, which could help protect endogenous mRNAs from being routinely targeted by PTGS.