Emergent RNA-RNA interactions can promote stability in a nascent phototrophic endosymbiosis
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Eukaryote-eukaryote endosymbiosis was responsible for the spread of chloroplast (plastid) organelles. Stability is required for the metabolic and genetic integration that drives the establishment of new organelles, yet the mechanisms which act to stabilise nascent endosymbioses – between two fundamentally selfish biological organisms – are unclear. Theory suggests that enforcement mechanisms, which punish misbehaviour, may act to stabilise such interactions by resolving conflict. However, how such mechanisms can emerge in a nascent endosymbiosis has yet to be explored. Here, we propose that endosymbiont-host RNA-RNA interactions, arising from digestion of the endosymbiont population, can result in a cost to host growth for breakdown of the endosymbiosis. Using the model nascent endosymbiosis, Paramecium bursaria – Chlorella spp., we demonstrate that this mechanism is dependent on the host RNA-interference (RNAi) system. We reveal through small RNA (sRNA) sequencing that endosymbiont-derived mRNA released upon endosymbiont digestion can be processed by the host RNAi system into 23-nt sRNA. We predict multiple regions of shared sequence identity between endosymbiont and host mRNA, and demonstrate through delivery of synthetic endosymbiont sRNA that exposure to these regions can knock-down expression of complementary host genes, resulting in a cost to host growth. This process of host gene knock-down in response to endosymbiont-derived RNA processing by host RNAi factors, which we term ‘RNAi-collisions’, represents a mechanism which can promote stability in a nascent eukaryote-eukaryote endosymbiosis. By imposing a cost for breakdown of the endosymbiosis, endosymbiont-host RNA-RNA interactions may drive maintenance of the symbiosis across fluctuating ecological conditions and symbiotic status. SIGNIFICANCE STATEMENT Stable endosymbiosis between eukaryotic microbes has driven the evolution of further cellular complexity. Yet the mechanisms which can act to stabilise a nascent eukaryote-eukaryote endosymbiosis are unclear. Using the model nascent endosymbiotic system, Paramecium bursaria–Chlorella , we demonstrate that endosymbiont-host RNA-RNA interactions can drive a cost to host growth upon endosymbiont digestion, punishing the host for misbehaviour. These RNA-RNA interactions are facilitated by the host RNA-interference system. For endosymbiont mRNA sharing a high-level of sequence identity with host transcripts, this process can result in host gene knock-down. We propose that these endosymbiont-host RNA-RNA interactions–‘RNAi collisions’–represent a viable enforcement mechanism to sanction the host for breakdown of the endosymbiosis, promoting the stability of a nascent endosymbiotic interaction.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».