近日，中國農(nóng)科院植保所作物有害生物功能基因組研究創(chuàng)新團隊周雪平團隊在《中國科學(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蛋白通過時空調(diào)控NbbZIP60的核輸出調(diào)節(jié)下游基因的表達，從而促進雙生病毒侵染的分子機制。

 

　　雙生病毒是一類在世界范圍內(nèi)廣泛發(fā)生并對農(nóng)作物產(chǎn)量造成嚴重損失的單鏈環(huán)狀植物DNA病毒，對全球番茄、煙草、棉花、玉米、小麥、豆類、木薯等經(jīng)濟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)雜相互作用來完成復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和移動等生活史。 因此，研究雙生病毒與植物之間的相互作用對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、發(fā)育以及對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。UPR的激活增強了TYLCCNV/TYLCCNVB的侵染。在TYLCCNV/TYLCCNVB侵染或βC1表達的細胞中，NbbZIP60可以被誘導(dǎo)由細胞核向細胞質(zhì)輸出，這個過程依賴于XPO1介導(dǎo)的核輸出途徑。NbbZIP60在細胞核中與βC1相互作用，隨著時間的推移逐漸，它們的互作轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中。NbbZIP60的核輸出會導(dǎo)致下游其調(diào)控基因的表達下調(diào)。本文發(fā)現(xiàn)NbbZIP60的下游分子伴侶NbBiP和NbCRT增強了TYLCCNV/TYLCCNVB的侵染。然而，NbbZIP60的下游因子NbNAC089（細胞程序性死亡PCD調(diào)控因子）抑制TYLCCNV/TYLCCNVB侵染。通過連續(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，通過上調(diào)促生存基因NbBiP和NbCRT的表達從而促進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)生嚴重的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，導(dǎo)致細胞死亡。因此，病毒需要在感染后期利用細胞核輸出途徑誘導(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病毒蛋白的積累，同時通過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，通過細胞核輸出調(diào)控NbbZIP60及其下游基因的時空表達模式來操縱寄主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)。

 

　　中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究20級博士生張明振和18級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農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護學(xué)院范在豐教授參與了此項工作。該研究得到國家重點研發(fā)青年科學(xué)家項目、國家自然科學(xué)基金重點項目和面上項目的資助。

 

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