雙生病毒衛(wèi)星蛋白調(diào)控UPR促進(jìn)病毒侵染

　　近日，中國(guó)農(nóng)科院植保所作物有害生物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)周雪平團(tuán)隊(duì)在《中國(guó)科學(xué)-生命科學(xué)（Science China-Life Sciences）》（最新影響因子10.372）上發(fā)表了題為“Geminivirus satellite-encoded βC1 activates UPR, induces bZIP60 nuclear export, and manipulates the expression of bZIP60 downstream genes to benefit virus infection”的研究論文。該論文解析了雙生病毒衛(wèi)星編碼的βC1蛋白通過(guò)時(shí)空調(diào)控NbbZIP60的核輸出調(diào)節(jié)下游基因的表達(dá)，從而促進(jìn)雙生病毒侵染的分子機(jī)制。

 

　　雙生病毒是一類(lèi)在世界范圍內(nèi)廣泛發(fā)生并對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量造成嚴(yán)重?fù)p失的單鏈環(huán)狀植物DNA病毒，對(duì)全球番茄、煙草、棉花、玉米、小麥、豆類(lèi)、木薯等經(jīng)濟(jì)作物和糧食作物造成毀滅性危害。由于基因組小且編碼的遺傳信息有限，因此雙生病毒需要依靠與植物的復(fù)雜相互作用來(lái)完成復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和移動(dòng)等生活史。 因此，研究雙生病毒與植物之間的相互作用對(duì)理解病毒的致病性和植物抗病性具有重要的作用。

 

　　未折疊蛋白反應(yīng)（Unfolded protein response，UPR）是真核生物緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（Endoplasmic reticulum，ER）應(yīng)激的一種保守反應(yīng)，參與植物的生長(zhǎng)、發(fā)育以及對(duì)非生物和生物脅迫的響應(yīng)。UPR在植物RNA病毒侵染中具有多種作用，但在植物DNA病毒中的作用還不清楚。本研究以一種植物DNA病毒中國(guó)番茄黃化曲葉病毒（tomato yellow leaf curl China virus, TYLCCNV）及其伴隨衛(wèi)星病毒DNAβ（tomato yellow leaf curl China betasatellite, TYLCCNB）為模型，闡述了UPR在病毒感染中的作用。研究發(fā)現(xiàn)TYLCCNVB編碼的βC1蛋白可以激活UPR分支： IRE1/bZIP60通路，并上調(diào)NbbZIP60的表達(dá)。UPR的激活增強(qiáng)了TYLCCNV/TYLCCNVB的侵染。在TYLCCNV/TYLCCNVB侵染或βC1表達(dá)的細(xì)胞中，NbbZIP60可以被誘導(dǎo)由細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)輸出，這個(gè)過(guò)程依賴(lài)于XPO1介導(dǎo)的核輸出途徑。NbbZIP60在細(xì)胞核中與βC1相互作用，隨著時(shí)間的推移逐漸，它們的互作轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。NbbZIP60的核輸出會(huì)導(dǎo)致下游其調(diào)控基因的表達(dá)下調(diào)。本文發(fā)現(xiàn)NbbZIP60的下游分子伴侶NbBiP和NbCRT增強(qiáng)了TYLCCNV/TYLCCNVB的侵染。然而，NbbZIP60的下游因子NbNAC089（細(xì)胞程序性死亡PCD調(diào)控因子）抑制TYLCCNV/TYLCCNVB侵染。通過(guò)連續(xù)分析病毒侵染后的基因變化，發(fā)現(xiàn)NbbZIP60在病毒侵染早期，通過(guò)上調(diào)促生存基因NbBiP和NbCRT的表達(dá)從而促進(jìn)病毒蛋白的折疊和積累，利于TYLCCNV/TYLCCNB的侵染。然而，在侵染后期，由于聚集在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的病毒蛋白可能產(chǎn)生嚴(yán)重的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。因此，病毒需要在感染后期利用細(xì)胞核輸出途徑誘導(dǎo)NbbZIP60的核輸出，以平衡病毒蛋白積累和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激防御反應(yīng)，為病毒的生存和增殖創(chuàng)造有利的環(huán)境。綜合數(shù)據(jù)表明，雙生病毒TYLCCNV/TYLCCNVB激活了UPR，并利用分子伴侶促進(jìn)病毒蛋白的積累，同時(shí)通過(guò)NbbZIP60的核輸出逃避寄主的PCD防御反應(yīng)，從而有利于病毒感染。

 

　　本研究結(jié)果揭示了一種之前未知的毒力策略，即雙生病毒編碼蛋白激活UPR，通過(guò)細(xì)胞核輸出調(diào)控NbbZIP60及其下游基因的時(shí)空表達(dá)模式來(lái)操縱寄主UPR，從而有利于病毒的侵染。這些研究結(jié)果也為深入了解UPR途徑在植物病毒侵染中的調(diào)控以及抗病毒分子靶標(biāo)的篩選奠定基礎(chǔ)。

 

　　中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究20級(jí)博士生張明振和18級(jí)博士生曹步暐為論文共同第一作者，周雪平教授和李。方方研究員為該論文的共同通訊作者。上海農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所張輝和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院范在豐教授參與了此項(xiàng)工作。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)青年科學(xué)家項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和面上項(xiàng)目的資助。

 

　　原文鏈接：  http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11427-022-2196-y