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江苏省农科院陈新团队与加拿大农业部科学家合作揭示内吞作用途径在植物病毒侵染中的新机制
at :2018/10/9 8:39:57    

国际病毒学权威期刊Journal of Virology近期在线发表了江苏省农业科学院陈新研究员团队和加拿大农业与农业食品部王爱民(Aiming Wang)教授团队合作研究题为"Dynamin-like proteins of endocytosis in plants are co-opted by potyviruses to enhance virus infection"的论文。该研究揭示了植物内吞过程在植物病毒侵染中发挥的重要作用。
 

内吞(endocytosis)是植物和动物发育过程中基本的生物学过程,其中网格蛋白(clathrin)介导的内吞作用可以对膜磷脂,膜蛋白以及胞外物质进行吸收和胞内的中转运输。动力蛋白(Dynamin)的作用主要是通过水解作用将网格蛋白包被的内吞体从细胞膜切割下来,从而进入胞内,内吞物质在病毒感染的早期、晚期内进行体间运输,或者回运到细胞膜,多余的进入液泡储存或降解。内吞在动物病毒侵染中发挥重要作用,主要介导病毒粒子进入寄主细胞建立侵染的过程,而植物病毒一般需要外界因素比如昆虫取食或机械伤口等进入细胞,该途径在植物病毒侵染中的作用机制未见报道

 

马铃薯Y病毒(potyvirus)是农业生产上非常重要的一大类病毒,占已知植物病毒成员的30%。本研究通过对该属大豆花叶病毒(SMV)粒子进行纯化和质谱分析,鉴定出病毒粒子结合蛋白--大豆动力蛋白Dynamin(GmSDL5A)。蛋白互作分析证明其与SMV结构蛋白CP,VPg和CI均有相互作用。拟南芥同源基因DRP2同样可以与芜菁花叶病毒(TuMV)粒子结合,而且敲除该基因可显著抑制病毒侵染,过表达该基因则加重病症产生和促进病毒积累。蛋白互作分析实验证明DRP2同样与TuMV结构蛋白组分CP,VPg和CI有相互作用,此外其还与病毒复制复合体(virus replication complex,VRC)诱导形成关键基因6K2互作。细胞生物学实验证明Dynamin与VPg和CI互作且在靠近细胞膜处形成大量点状颗粒,进一步通过模拟内吞过程的染料证实VPg和CI在dynamin作用下进入了内体(图1)。DRP2在病毒侵染情况下可以进入复制复合体,原生质体复制实验证明DRP2正调控病毒的复制,而且过表达DPR2还可以促进TuMV的胞间运动。当用内吞抑制剂dynasore处理后则显著抑制TuMV的复制、胞间运动及其结构蛋白VPg和CI进入内体。该研究证实了dynamin作为新的寄主因子在potyvirus侵染中起重要作用,为今后通过遗传修饰控制大豆花叶病毒的侵染提供了新靶标,为大豆抗病毒病研究提供了理论基础。

 

图1 芜菁花叶病毒结构蛋白VPg和CI在动力蛋白dynamin介导下被内吞进入内体

 

江苏省农科院-加拿大农业部联合培养博士后吴官维和江苏省农科院崔晓艳副研究员为该论文的共同第一作者,江苏省农科院陈新研究员和加拿大农业与农业食品部伦敦研究发展中心王爱民(Aiming Wang)教授为该论文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金等项目的资助。

 

论文链接:

https://jvi.asm.org/content/early/2018/09/20/JVI.01320-18.long 

 

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