陜西
辣椒輕斑駁病毒（Pepper mild mottle virus，PMMoV）是煙草花葉病毒屬的一種正單鏈RNA病毒，是全球普遍存在的病原體，對(duì)辣椒造成嚴(yán)重危害。全球自然發(fā)病率接近95%。病毒編碼的126 kDa蛋白是病毒的致病因子，與病毒誘導(dǎo)的系統(tǒng)性癥狀密切相關(guān)。然而，關(guān)于126 kDa蛋白在PMMoV致病性中作用的研究十分有限。氨基酸是植物中氮素運(yùn)輸?shù)闹饕问剑粌H參與代謝過(guò)程，還作為信號(hào)分子調(diào)控免疫反應(yīng)。但植物病毒操縱氨基酸代謝促進(jìn)侵染的具體分子機(jī)制仍未闡明。
近日，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院陳靜教授團(tuán)隊(duì)在Journal of Experimental Botany發(fā)表了題為A viral protein promotes host L-asparaginase activity and weakens the asparagine-induced resistance pathway for the benefit of virus infection的研究論文。該研究闡述了PMMoV操縱植物氨基酸代謝促進(jìn)病毒侵染的機(jī)制，明確了病毒感染與宿主氨基酸代謝之間的機(jī)制聯(lián)系，為植物-病毒相互作用研究提供了新見(jiàn)解。
本研究聚焦的關(guān)鍵氨基酸代謝節(jié)點(diǎn)為L-天冬酰胺酶（L-asparaginase，LA），一種在動(dòng)植物中普遍存在的酶，其核心功能是將天冬酰胺（Asn）水解為天冬氨酸（Asp）。作者通過(guò)酵母雙雜交文庫(kù)篩選發(fā)現(xiàn)了病毒蛋白126 kDa與LA的互作關(guān)系，這讓作者意識(shí)到病毒可能會(huì)靶向LA-Asn/Asp的代謝通路，甚至可能是一系列植物RNA病毒共用的侵染策略。作者通過(guò)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了LA在病毒侵染過(guò)程作用。
基于前人的線索，作者進(jìn)一步探索出了Asn/Asp能調(diào)控多種抗病毒通路（水楊酸SA、乙烯Eth和活性氧ROS），而病毒蛋白極可能正是通過(guò)操縱LA在Asn/Asp代謝過(guò)程的作用，破解了植物的免疫防御。作者團(tuán)隊(duì)并未止步于單一病毒，而是將研究視野拓展至其他重要RNA病毒。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CMV、TBSV等病毒的致病蛋白同樣能與LA酶互作，這表明該代謝操控策略在其他病毒中的普遍性。
該研究不僅發(fā)現(xiàn)病毒蛋白與宿主酶的互作，而是把長(zhǎng)期懸而未決的“病毒如何通過(guò)氨基酸代謝操控免疫”的分子機(jī)制做了更加詳細(xì)的解析，同時(shí)為抗病育種提供了氨基酸代謝這個(gè) “免疫開(kāi)關(guān)”靶點(diǎn)。
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)植保學(xué)院在讀博士生何勇為論文第一作者，陳靜教授和祝強(qiáng)強(qiáng)講師為通訊作者，研究生陳新月、郭岳飛、趙穎琪和本科生葉思瀅，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)蔣磊副教授、陳曉洋教授，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)鐘山青年研究員趙延曉參與了研究工作。本研究得到了安徽省生物育種實(shí)驗(yàn)室重大科技創(chuàng)新研究項(xiàng)目、安徽省優(yōu)秀青年科學(xué)基金、國(guó)家自然科學(xué)基金以及安徽省高校優(yōu)秀青年科研項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1093/jxb/erag304
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