Tomatenplanten maken bepaalde virussen onschadelijk door hun DNA te methyleren. En ándere virussen zitten dit unieke afweermechanisme weer in de weg, schrijven Wageningse onderzoekers deze week in PNAS.

Het gemethyleerde virus heet tomatengeelkrulbladvirus (‘tomato yellow leaf curl virus, TYCLV). Het wordt overgebracht door vliegjes en geldt als wereldwijde bedreiging voor de tomatenteelt. Anders dan bij de meeste plantenvirussen, die hun erfelijke informatie opslaan in de vorm van RNA, zitten de genen van TYCLV verpakt in enkelstrengs DNA. Het standaard-afweermechanisme van de plant, dat werkt met RNA-interferentie, heeft hier dus niet zonder meer vat op.

In Wageningen denken ze nu te weten wat de tomatenplant hier op gevonden heeft. Vorig jaar wisten ze al een tomatengen genaamd Ty-1 te identificeren, dat iets met TYCLV-resistentie te maken moest hebben. Het bleek te coderen voor een RNA-afhankelijk RNA-polymerase (RDR) dat lijkt op enkele enzymen uit de zandraket (Arabidopsis). Helaas is uitgerekend van die enzymen de functie nog altijd een raadsel.

Nader onderzoek heeft geleerd dat het tomaten-RDR precies doet wat je van dit type enzym mag verwachten, namelijk de aanmaak van RNA stimuleren. Om precies te zijn korte stukjes small interfering RNA (siRNA) van het soort dat je ook met dat standaard-afweermechanisme associeert. Kennelijk wordt dat RDR daarbij ‘aangezwengeld’ door specifieke door het virus gegenereerde RNA-fragmenten.

En als je vervolgens viraal DNA analyseert dat in contact is geweest met de door dit RDR gegenereerde siRNA’s, dan blijkt meer dan 90 procent van de cytosine-bouwstenen daarin te zijn gemethyleerd. Dat is tweemaal zo veel als normaal. Die methylering dient normaal gesproken om selectief genen uit te zetten, maar door deze ‘hypermethylering’ wordt het héle DNA in feite onleesbaar.

Hoe de siRNA’s dit chemisch gesproken voor elkaar krijgen is nog totaal onduidelijk. In andere organismen is methylering immers het werk van enzymen. Hoe het precies komt dat TYCLV het tomaten-RDR inschakelt is ook nog niet duidelijk, maar er zijn aanwijzingen dat het niet zo’n specifieke reactie is en diverse verwante virussen hetzelfde effect hebben.

Opvallend is wel dat het effect wordt onderdrukt door infectie met een totaal ander type virus, amelijk het komkommermozaïekvirus. Dat RNA-virus verdedigt zichzelf namelijk met eiwitten die RNA-interferentie over een breed spectrum onderdrukken. Kennelijk werken de methylerende siRNA’s dan ook niet meer.

Waarmee de onderzoekers maar willen zeggen dat plantenveredelaars niet al te zeer moeten vertrouwen op gemodificeerde planten met extra Ty-1: die kunnen misschien tegen één virus maar niet tegen een aantal infecties tegelijk.

bron: Wageningen UR, PNAS