近日，生命科學(xué)學(xué)院郭忠新教授課題組在Plant Communications發(fā)表題為“Antiviral RNAi defective 4 (AVI4) encodes a lysophospholipid acyltransferase coopting AVI2 and ATG8a to promote antiviral immunity in Arabidopsis”的研究論文。該研究通過一種高效、經(jīng)典的遺傳篩選體系發(fā)掘了一個(gè)新的抗病毒RNAi調(diào)控因子，AVI4，并揭示了其協(xié)同AVI2及ATG8a促進(jìn)病毒小RNA的合成調(diào)控RNAi介導(dǎo)的植物抗病毒免疫。研究發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步闡明抗病毒RNAi的作用機(jī)理，為發(fā)展廣譜高效的植物抗病毒提供重要知識基礎(chǔ)。
抗病毒RNAi（RNA interference）是真核生物中一種高度保守的廣譜抗病毒免疫。病毒侵染寄主后在復(fù)制過程中產(chǎn)生的病毒dsRNA被寄主DCL蛋白所識別，并切割產(chǎn)生初級病毒小RNA（vsiRNAs），而這些vsiRNAs被裝載到AGO蛋白上形成RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體（RISC），從而通過轉(zhuǎn)錄后基因沉默或轉(zhuǎn)錄水平基因沉默介導(dǎo)抗病毒免疫。寄主RDR蛋白通過擴(kuò)增進(jìn)一步產(chǎn)生更多的vsiRNAs，有效加強(qiáng)對病毒侵染的防御。然而，抗病毒RNAi的具體作用機(jī)理仍有待研究。實(shí)驗(yàn)室前期利用病毒沉默抑制子2b缺失的黃瓜花葉病毒（CMV）突變體（CMV-Δ2b）建立高效遺傳篩選體系挖掘了抗病毒RNAi途徑中新的調(diào)控因子，其中發(fā)現(xiàn)AVI2通過增強(qiáng)病毒小RNA合成促進(jìn)植物抗病毒免疫，然而其分子機(jī)制仍不清楚。
本研究首先利用該遺傳篩選體系分離到一個(gè)新抗病毒缺陷突變體avi4，通過全基因組重測序克隆突變體基因及遺傳互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，avi4是由于LPEAT2上的T-DNA插入突變導(dǎo)致。LPEAT2在擬南芥中編碼一個(gè)溶血磷脂酰基轉(zhuǎn)移酶（lysophospholipid acyltransferase），調(diào)控細(xì)胞膜磷脂的?重塑循環(huán)，曾被報(bào)道可能通過增強(qiáng)細(xì)胞自噬核心因子ATG8復(fù)合物的穩(wěn)定促進(jìn)細(xì)胞自噬。然而其在抗病毒中的功能未見報(bào)道。本研究發(fā)現(xiàn)LPEAT2直接與已知因子AVI2相互作用促進(jìn)依賴于RDR1/6的vsiRNAs合成；此外，還發(fā)現(xiàn)LPEAT2與ATG8a直接相互作用并促進(jìn)ATG8a的蛋白積累，進(jìn)而促進(jìn)病毒侵染前后ATG8a介導(dǎo)的細(xì)胞自噬。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，ATG8a同樣促進(jìn)vsiRNAs的產(chǎn)生，而該vsiRNAs產(chǎn)生途徑同樣依賴LPEAT2。另一方面，CMV病毒沉默抑制子2b能夠抑制LPEAT2介導(dǎo)的vsiRNAs產(chǎn)生。綜上所述，本研究發(fā)掘了抗病毒RNAi新調(diào)控因子磷脂酰基轉(zhuǎn)移酶LPEAT2（即AVI4），并深入闡明了其協(xié)同AVI2及ATG8a促進(jìn)vsiRNAs合成從而調(diào)控植物抗病毒RNAi的作用機(jī)理及病毒對其作用的反向抑制。
圖1. LPEAT2協(xié)同AVI2及ATG8a調(diào)控小RNA介導(dǎo)的植物抗病毒RNAi
福建農(nóng)林大學(xué)已畢業(yè)博士研究生閆文凱，現(xiàn)寧波大學(xué)博士后；山東農(nóng)業(yè)大學(xué)博士研究生周耀貴；福建農(nóng)林大學(xué)已畢業(yè)碩士生賈蓓，現(xiàn)黑龍江農(nóng)科院助理研究員為論文共同第一作者，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生科院郭忠新教授為論文通訊作者。此外，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)和福建農(nóng)林大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的博士研究生牛江帥，金仕懷，碩士研究生趙卓寧也參與了該研究，加州大學(xué)河濱分校丁守偉教授對本研究提供了幫助。該研究得到福建省百人計(jì)劃和山東農(nóng)業(yè)大學(xué)啟動基金資助。
編 輯：萬 千
審 核：賈 波
