水稻条纹病毒通过干扰植物蛋白棕榈酰化快速建立侵染新机制

由水稻条纹病毒引起的水稻条纹病毒(RSV)是目前中国和东亚地区粳稻生产中最严重的病毒病之一，近几十年来已在中国多次流行。中国农业科学院植物保护研究所所长周教授带领团队，从病毒的早期生物学、编码蛋白功能和病毒病害防治等方面，进一步探讨了呼吸道合胞病毒与寄主植物之间的博弈。人们发现，在与植物共同进化的过程中，病毒微妙地调节植物防御蛋白的水平，以帮助病毒迅速建立感染。相关结果于12月9日发表在国际知名期刊《分子植物》上。(论文链接)

当病毒感染植物时，只有穿过植物细胞间通道的“细胞间细丝”才能在植物细胞间移动，从而实现对植物的感染。雷莫蛋白是陆生植物中独特的蛋白质之一。它可以特异性地位于细胞膜的脂筏上，通过影响胼胝体的积累来调节细胞间连接纤维的通透性，这相当于控制细胞间连接纤维的孔径。

先前的研究发现，这种蛋白质在调节病原体感染方面起着重要作用。与植物病原微生物如真菌和细菌相比，病毒基因组小，结构简单，仅编码少量蛋白质。其中，病毒编码的运动蛋白可以帮助病毒在细胞间移动。一种小的植物病毒是如何通过运动蛋白敲入植物细胞通道的大门的？

为了确定参与调节植物RSV感染的宿主因子，并在细胞水平上了解RSV的感染过程，周的团队首次利用伊曲克蛋白谱结合病毒诱导的病毒沉默和CRISPR/Cas9系统，成功地鉴定了负调节RSV感染的宿主因子NbREM1，NbREM1属于remorin基因家族第1群亚组。研究证实，NbREM1通过调节细胞间细丝的孔径来抑制呼吸道合胞病毒的细胞间运动。

蛋白质定量质谱分析发现，在病毒感染的初始阶段，NbREM1蛋白水平显著降低，但转录水平与对照组无显著差异，表明RSV感染可能影响Remorin的翻译后修饰过程。生化分析表明NbREM1蛋白可以通过棕榈酰化进行修饰，NbREM1蛋白206位的半胱氨酸是其唯一的棕榈酰化修饰位点。NbREM1的棕榈酰化修饰突变体保留在植物的内质网和细胞质中，并诱导细胞的自噬途径来介导赖桑色素蛋白降解，从而消除赖桑色素对RSV细胞间运动的负调节作用，加速病毒细胞间运动。这表明棕榈酰化修饰在细胞膜定位、蛋白质稳定性和抑制赖桑色素蛋白的病毒细胞间运动中起重要作用。

研究发现，呼吸道合胞病毒感染可干扰瑞莫蛋白的棕榈酰化修饰。深入研究表明，RSV编码的运动蛋白NSvc4可结合到Remolin的C端棕榈酰化修饰位点区域，干扰其棕榈酰化修饰，导致Remolin细胞膜定位减弱和内质网大量聚集，并诱导细胞自噬和降解(见图)。呼吸道合胞病毒感染会导致Remorin的降解，这有利于病毒打开细胞间细丝并在细胞间快速移动。

本研究选择了RSV的两个自然寄主——单子叶寄主水稻和双子叶寄主本吉烟草，并分别鉴定了两种寄主植物相应的remolin蛋白。发现RSV以类似方式干扰remolin的棕榈酰化修饰，通过自噬降解蛋白质，并减弱其对病毒细胞迁移的抑制。这项研究揭示了一种抑制宿主防御的新策略，即RSV在与宿主的游戏中进化。

本文的通讯作者是周，第一作者是周课题组的博士生傅帅和。相关工作得到了国家现代农业生产技术体系和国家基础研究“973”计划的支持。(陈丽)