中国农业科学院植保所揭示双生病毒抑制细胞自噬的新机制

　　近日，中国农业科学院植物保护研究所作物病原生物功能基因组研究创新团队在Journal of Integrative Plant Biology（IF=“9.106）上在线发表题为”Geminiviral C2 proteins inhibit active autophagy to facilitate virus infection by impairing the interaction of ATG7 and ATG8“的研究论文，该研究揭示了双生病毒侵染后植物细胞自噬被激活抑制病毒侵染，然而双生病毒编码的毒力因子C2可以通过抑制ATG7和ATG8的互作并降解ATG7和ATG8蛋白的表达从而抑制细胞自噬活性，促进病毒感染。

 

　　细胞自噬是细胞中进化保守的蛋白降解途径，已成为对抗入侵病原物的重要防御系统。然而，很多病毒在自然条件下仍能够成功侵染植物，表明病毒能够克服或者抑制寄主的这种防御反应。双生病毒是一类严重危害农作物的植物单链环状DNA病毒，前期研究发现细胞自噬能够抑制双生病毒的侵染，然而病毒在侵染中过程中如何对抗这层防御反应并不清楚。

 

　　该研究表明，云南番茄曲叶病毒、番茄黄化曲叶病毒、印度绿豆黄化花叶病毒等多种双生病毒能够激活细胞自噬途径，上调相关基因的mRNA表达。细胞自噬关键基因ATG5, ATG7和ATG8a的过表达能够抑制这些双生病毒的侵染。相反，减弱这些自噬相关基因的表达，可以增强病毒的侵染与病毒核酸、蛋白的积累，表明细胞自噬在植物病毒感染中起到抗病毒功能。进一步研究发现随着病毒的侵入，双生病毒会抑制细胞自噬。病毒编码的重要毒力因子C2能够与细胞自噬关键蛋白ATG7互作， 而自噬相关蛋白ATG7-ATG8的互作对于自噬小体的形成至关重要。研究发现番茄和烟草中ATG7能够与多种ATG8互作，如ATG8a, ATG8c, ATG8e, ATG8f, ATG8h。该研究以ATG8a为例进行了深入解析，发现双生病毒C2蛋白与ATG8a竞争结合ATG7的核心结构域，从而抑制细胞自噬小体的形成。与此同时，研究也发现C2的表达还能够降低ATG7和ATG8蛋白的积累量，从而进一步抑制细胞自噬。

 

　　在植物与病毒的分子竞赛中，植物细胞自噬途径通过降解病毒蛋白抑制病毒侵染。然而，病毒为了克服寄主的限制反应，也能够利用多种手段破坏植物的防御反应，从而成功实现侵染。该研究发现双病毒编码的毒力蛋白C2能够通过破坏ATG7-ATG8相互作用抑制细胞自噬，从而促进病毒感染。同时研究发现ATG7过表达后，在转基因植物中既促进植物生长，又具有广谱抗性，因此为作物育种提供了一个有前途的优质、抗病候选基因。

 

　　中国农业科学院植物保护研究所博士生曹步暐和葛林豪为论文第一作者，李。方方研究员和周雪平教授为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金重点项目和面上项目的资助。

 

　　原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36639894/