中國農科院植保所揭示黃瓜綠斑駁花葉病毒致病新機制
時間:2025-04-07 09:02 來源:中國農業科學院植物保護研究所 作者: 李方方
近日,中國農業科學院植物保護研究所作物病原生物功能基因組研究創新團隊在Science China-Life Sciences(即時IF=9.463)上在線發表題為“Cucumber green mottle mosaic virus encodes additional small proteins with specific subcellular localizations and virulence function”的研究論文。該研究以煙草花葉病毒屬(Tobamovirus)中的黃瓜綠斑駁花葉病毒(CGMMV)為模型,揭示了煙草花葉病毒屬病毒新蛋白編碼策略,并驗證了正單鏈RNA(+ssRNA)病毒的-RNA能夠編碼功能蛋白的觀點(Gong et al., Molecular Plant, 2023)。


CGMMV在我國被列為全國農業植物檢疫性有害生物,主要侵染葫蘆科作物如西瓜、黃瓜、甜瓜等,在世界范圍內造成嚴重危害。CGMMV是一種正單鏈RNA病毒。+ssRNA病毒在復制過程中需要合成負義RNA(-RNA)作為病毒的復制中間體,一般認為不具有編碼能力。近年來,越來越多的證據表明+ssRNA病毒的負鏈RNA可能具有潛在編碼能力,但煙草花葉病毒屬成員是否具備類似的編碼策略還有待證實。
該研究對大量煙草花葉病毒屬病毒進行了分析,發現它們的負鏈上存在大量保守小ORF,并命名為rORF。以CGMMV和煙草花葉病毒(Tobacco mosaic virus, TMV)作為模型對這些rORFs進行了分析,發現其編碼蛋白具備特殊的亞細胞定位,如過氧化物酶體、核仁等。此外,這些 rORF可能利用內部核糖體進入位點(IRES)翻譯這些小蛋白質。進一步的功能分析發現,這些新的 rORF 在病毒侵染過程中發揮了重要作用。例如,定位于過氧化物酶體的 CGMMV rORF1 與病毒復制相關蛋白存在相互作用,對病毒的完全毒力至關重要。結合結構預測模型ColabFold進行篩選,發現CGMMV rORF1可與過氧化物酶體蛋白PEX3互作,PEX3進一步引導rORF1到達過氧化物酶體,從而促進病毒侵染。這些結果不僅拓展了煙草花葉病毒屬病毒已知的蛋白質組,也加深了對+ssRNA病毒編碼策略的理解。同時揭示了過氧化物酶體作為病毒靶向的新型細胞器,在病毒與植物的軍備競賽中具有重要作用,為開發植物抗病毒策略提供新的思路和見解。
中國農業科學院植物保護研究所博士后龔攀(現長江大學教授)、碩士生高夢欣、博士畢業生陳雅琳(現河北農業大學副教授)為論文的共同第一作者,周雪平教授和李 方方研究員為論文通訊作者,
上海市農業科學院園藝研究所張輝研究員、福建醫科大學基礎醫學院沈慶湯副研究員、湖南省農業科學院植物保護研究所劉勇研究員、圖賓根大學Rosa Lozano-Duran教授和加拿大農業部Aiming Wang博士等參與了該項研究工作。本研究得到了國家自然科學基金項目(32320103010和32172385)、博士后創新人才支持計劃(BX20220345)、云南省科技項目(202202AE090022)的資助。