芜菁花叶病毒选择性地颠覆了一种类似于 PR-5 thaumatin 的质粒蛋白，以促进病毒感染

IF 8.3 1区生物学 Q1 PLANT SCIENCES

New Phytologist Pub Date : 2024-11-12 DOI:10.1111/nph.20233

Rongrong He, Yinzi Li, Mark A. Bernards, Aiming Wang

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摘要

引言植物病毒感染几乎所有作物，在全球范围内造成严重病害，威胁全球粮食安全。植物病毒的基因组通常较小，只编码少量蛋白质，因此主要依赖宿主细胞机制和因子来完成感染循环（Nagy & Pogany, 2012; Wang, 2015; Hyodo & Okuno, 2020; He et al.）与动物病毒通过受体介导的内吞或膜融合进入邻近细胞不同，植物病毒通过质膜（PD）进入邻近细胞，建立系统感染。质膜孔是质膜衬里孔，是一种特殊的细胞间细胞器，可实现相邻细胞间细胞质和内膜的连续性（Cheval & Faulkner，2018；Petit 等人，2020；Li 等人，2021；Burch-Smith，2024；Tee & Faulkner，2024）。作为细胞间通道，PD 是一种动态结构，可能允许邻近细胞之间的小代谢物、假定信号分子甚至大分子通过，这种能力的主要限制因素是质膜孔径的大小（Nicolas 等人，2017 年；Tee & Faulkner，2024 年）。由于这一限制，病毒通过质粒在细胞间的移动需要病毒编码蛋白和宿主因子（尤其是质粒定位因子）的协调作用（Wang，2021）。PD 特异性宿主蛋白的分子鉴定和功能表征有助于开发控制植物病毒病的新策略，从而实现作物的可持续生产（Liu 等，2021 年）。Potyviruses （Potyviridae 科 Potyvirus 属中的病毒）是感染植物的 +ssRNA 病毒中最大的一类，包括马铃薯病毒 Y、李痘病毒、大豆花叶病毒和芜菁花叶病毒（TuMV）等几种具有重要农业和经济价值的病毒（Revers & García, 2015; Yang et al.）Potyviral +ssRNA 基因组是一个约 10 kb 的 RNA，包含一个大的开放阅读框（ORF）。在病毒基因组复制过程中，第三蛋白（P3）编码区的转录滑动导致产生了一小部分病毒亚群，其基因组编码的短 ORF 是由帧移位引起的（Cui & Wang, 2019; Yang et al.）翻译后，长短多聚蛋白被蛋白水解为 11 种成熟蛋白和各种中间前体蛋白（Revers & García, 2015; Yang et al.）其中，第二种 6 kDa 蛋白 6K2 是一种整体膜蛋白，可靶向和重塑内质网（ER），启动 ER 源膜囊泡的形成以进行病毒复制（Schaad 等，1997；Wei & Wang，2008；Cotton 等，2009）、为了更好地了解PD在病毒感染中的参与情况，我们的实验室对受TuMV感染的Nicotiana benthamiana L.植株叶片组织的PD富集部分与模拟接种植株的健康叶片进行了定量比较蛋白质组学研究（Park等人，2017年）。与健康对照中的含量相比，三种类似渗透蛋白（OSM）的蛋白质（OLPs）在受 TuMV 感染的叶片中的积累量明显不同。OSMs和OLPs与taumatins、zeamatin及其同类蛋白（TLPs和ZLPs）同属于PR-5家族（第五类致病相关蛋白）（又称TLP家族）（Kumar等人，2015；Hakim等人，2018）。植物在应对各种生物和非生物胁迫时会产生 PR-5 家族蛋白，并在植物免疫系统中发挥重要作用，赋予植物对这些胁迫的耐受性（Sinha 等人，2014 年）。Osmotin 已被认为是一种植物防御工具（Hakim 等人的综述，2018 年）。在本研究中，我们利用拟南芥的直向同源物（AtOSM34 和 AtOLP）来研究从 N. benthamiana 中鉴定出的三种 OLPs 在 TuMV 感染中可能发挥的作用。我们的研究表明，AtOSM34和AtOLP都是PD定位蛋白，在TuMV感染时会受到不同程度的调控，但只有AtOSM34具有病毒因子的功能。AtOSM34 可能是通过与 TuMV 6K2 蛋白相互作用而被招募到病毒复制复合体（VRC）中，从而促进病毒复制。我们进一步提出了 AtOSM34 还能促进病毒在细胞间移动的证据。此外，我们还证明 AtOMS34 能抑制由活性氧（ROS）猝发介导的抗病毒能力。

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Turnip mosaic virus selectively subverts a PR-5 thaumatin-like, plasmodesmal protein to promote viral infection

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