近日，我校植物保護(hù)學(xué)院周?chē)?guó)輝、張彤課題組在Autophagy發(fā)表了題為“Rhabdovirus Encoded Glycoprotein Induces and Harnesses Host Antiviral Autophagy for Maintaining Its Compatible Infection”的研究論文，揭示了水稻條紋花葉病毒誘導(dǎo)并利用寄主細(xì)胞自噬維持其相容性侵染的分子機(jī)制。(論文鏈接：https://doi.org/10.1080/15548627.2023.2252273)
細(xì)胞自噬是真核生物將細(xì)胞內(nèi)錯(cuò)誤折疊的蛋白、受損的細(xì)胞器、病原物等通過(guò)雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬體包裹，送入溶酶體或液泡中進(jìn)行降解的一種保守機(jī)制。越來(lái)越多的研究表明，在植物與病毒的軍備競(jìng)賽中，細(xì)胞自噬發(fā)揮了重要作用。如細(xì)胞自噬被證明參與植物對(duì)多種病毒的防御反應(yīng)，同時(shí)植物病毒也被發(fā)現(xiàn)能通過(guò)不同的機(jī)制來(lái)對(duì)抗植物的抗病毒自噬。
水稻條紋花葉病毒（Rice stripe mosaic virus，RSMV）是我校植物病毒研究室2017年報(bào)道的水稻病毒新種，是首個(gè)發(fā)現(xiàn)侵染水稻的細(xì)胞質(zhì)彈狀病毒。近年來(lái)，該病毒在我國(guó)華南稻區(qū)快速流行擴(kuò)散，為害逐年加重，但對(duì)于該病毒在寄主水稻上的侵染機(jī)制尚不清楚。
該研究發(fā)現(xiàn)，水稻條紋花葉病毒侵染水稻后能激活水稻的細(xì)胞自噬，且病毒編碼的糖蛋白（Glycoprotein）是誘導(dǎo)水稻細(xì)胞自噬的效應(yīng)蛋白。糖蛋白是彈狀病毒的重要結(jié)構(gòu)蛋白，其C端插入病毒內(nèi)部，N端形成病毒粒體上的刺突結(jié)構(gòu)。互作蛋白篩選發(fā)現(xiàn)病毒糖蛋白的C端33個(gè)氨基酸與水稻SnRK1B存在直接互作，并且互作后能促進(jìn)SnRK1B對(duì)PI3K重要成分ATG6b的磷酸化，從而激活細(xì)胞自噬。與此同時(shí)，水稻ATG6b又能與病毒糖蛋白的N端互作，作為橋梁將糖蛋白與自噬體膜上的自噬相關(guān)蛋白ATG8相連，從而將糖蛋白甚至病毒粒體拉至自噬體中進(jìn)行降解。通過(guò)水稻細(xì)胞自噬突變體atg7接種病毒和自噬誘導(dǎo)劑處理均證實(shí)了細(xì)胞自噬是水稻抵御條紋花葉病毒侵染的重要防御途徑，且該研究制備了水稻條紋花葉病毒糖蛋白的特異性抗體，通過(guò)免疫電鏡在自噬泡中觀察到了糖蛋白和病毒粒體的存在。同時(shí)，作者還發(fā)現(xiàn)病毒糖蛋白與寄主植物的SnRK1互作激活自噬并由ATG6介導(dǎo)自噬降解這一機(jī)制在其它彈狀病毒中也保守存在。
值得注意的是，在水稻條紋花葉病毒侵染30天內(nèi)，細(xì)胞自噬突變體atg7表現(xiàn)出植株死亡的表型。而在嘗試構(gòu)建水稻條紋花葉病毒糖蛋白的水稻時(shí)，始終無(wú)法獲得組成型表達(dá)糖蛋白的植株，只能通過(guò)誘導(dǎo)型啟動(dòng)子來(lái)驅(qū)動(dòng)糖蛋白的表達(dá)，而幼苗期誘導(dǎo)表達(dá)糖蛋白也會(huì)造成植株的死亡。上述結(jié)果表明水稻條紋花葉病毒編碼的糖蛋白過(guò)度積累會(huì)導(dǎo)致水稻植株死亡，而受糖蛋白激活的水稻抗病毒自噬能控制病毒侵染和糖蛋白積累，維持植株存活。
綜上所述，該研究發(fā)現(xiàn)了水稻通過(guò)SnRK1B感知水稻條紋花葉病毒的糖蛋白，激活A(yù)TG6介導(dǎo)的抗病毒自噬；而水稻條紋花葉病毒則利用水稻的自噬反應(yīng)，以維持其糖蛋白的積累在一個(gè)合適的水平，避免因寄主死亡而阻礙病毒流行。該研究揭示了彈狀病毒糖蛋白誘導(dǎo)的細(xì)胞自噬在平衡寄主存活和病毒增殖中的作用機(jī)制，為基于細(xì)胞自噬調(diào)控和病毒侵染平衡的抗病毒作物育種提供了新的思路。
彈狀病毒編碼糖蛋白誘導(dǎo)和利用寄主抗病毒自噬維持其相容性侵染的分子機(jī)制
我校植物保護(hù)學(xué)院黃秀琴博士后為論文第一作者，張彤教授和周?chē)?guó)輝教授為共同通訊作者，農(nóng)學(xué)院謝慶軍教授、生命科學(xué)學(xué)院李發(fā)強(qiáng)教授、群體微生物研究中心劉定祥教授參與指導(dǎo)了相關(guān)研究。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。
文圖/植物保護(hù)學(xué)院
