華南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院教授張彤/周?chē)?guó)輝團(tuán)隊(duì)研究揭示了水稻條紋花葉病毒編碼的P蛋白通過(guò)液-液相分離形成生物分子凝聚體，作為病毒復(fù)制工廠的核心支架；P蛋白凝聚體通過(guò)劫持宿主囊泡運(yùn)輸通路間接招募磷脂酰肌醇4-激酶（PI4K），驅(qū)動(dòng)磷脂酰肌醇-4-磷酸（PI4P）在病毒復(fù)制工廠內(nèi)原位合成；PI4P又能促進(jìn)P蛋白凝聚體的形成，從而擴(kuò)大病毒復(fù)制工廠并顯著增強(qiáng)病毒復(fù)制效率。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）。
病毒復(fù)制工廠（亦稱(chēng)病毒包涵體或復(fù)制復(fù)合體）作為病毒生命周期中的核心功能單元，其形成標(biāo)志著病毒成功劫持宿主細(xì)胞的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。該特殊結(jié)構(gòu)通過(guò)重構(gòu)宿主細(xì)胞骨架及內(nèi)膜系統(tǒng)（涵蓋蛋白質(zhì)/脂質(zhì)合成、能量代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等關(guān)鍵功能），整合病毒蛋白、宿主因子和遺傳物質(zhì)形成類(lèi)細(xì)胞器微環(huán)境，成為病毒基因組復(fù)制、轉(zhuǎn)錄調(diào)控及衣殼組裝的主要場(chǎng)所。研究發(fā)現(xiàn)，不少病毒通過(guò)劫持囊泡運(yùn)輸途徑以及脂質(zhì)代謝通路，精準(zhǔn)調(diào)控病毒復(fù)制工廠的膜結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)組裝。然而，植物負(fù)鏈RNA病毒能否利用寄主細(xì)胞囊泡系統(tǒng)啟動(dòng)自身復(fù)制，以及其復(fù)制工廠動(dòng)態(tài)組裝的調(diào)控機(jī)制尚不明確。
該研究在國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助下，發(fā)現(xiàn)水稻條紋花葉病毒編碼的P蛋白通過(guò)其內(nèi)在無(wú)序區(qū)發(fā)生相分離，形成動(dòng)態(tài)無(wú)膜凝聚體。該凝聚體高效招募病毒復(fù)制必需組分（N蛋白、L蛋白、病毒基因組RNA）。通過(guò)酵母篩庫(kù)發(fā)現(xiàn)P蛋白能與外被體蛋白Ⅰ（COP I）囊泡運(yùn)輸通路關(guān)鍵調(diào)控因子OsARF1（ADP-ribosylation factor 1，ADP核糖基化因子1）互作，并在體內(nèi)和體外均能通過(guò)其凝聚體直接招募OsARF1。利用過(guò)表達(dá)及基因編輯技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，水稻條紋花葉病毒復(fù)制依賴于OsARF1的活性。
進(jìn)一步研究表明，P蛋白通過(guò)與OsARF1互作招募下游磷脂酰肌醇4-激酶β（OsPI4KB）參與病毒復(fù)制，且該招募能力受OsARF1活性調(diào)控。抑制OsPI4KB活性或敲除OsPI4KB均顯著降低水稻條紋花葉病毒復(fù)制能力，磷脂酰肌醇4-磷酸（PI4P）水解酶gh1突變體則促進(jìn)水稻條紋花葉病毒侵染，表明脂質(zhì)PI4P能促進(jìn)水稻條紋花葉病毒的侵染。蛋白-脂質(zhì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)P蛋白與PI4P直接結(jié)合，且PI4P在P蛋白形成的病毒復(fù)制工廠中大量富集，而體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)均表明PI4P促進(jìn)P蛋白相分離形成凝聚體，解析了PI4P促進(jìn)病毒復(fù)制工廠組裝、加速病毒體內(nèi)增殖積累的分子機(jī)制。
該研究結(jié)果也表明脂質(zhì)可作為蛋白相變調(diào)節(jié)劑，植物脂質(zhì)合成通路可能是作物抗病毒的潛在靶標(biāo)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.adx7905
圖（左）健康細(xì)胞中，ARF1作為COP I小泡形成的關(guān)鍵因子，介導(dǎo)COP I運(yùn)輸途徑在高爾基體/ERGIC（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體中間體）運(yùn)輸，OsPI4KB被OsARF1招募到高爾基膜上，并在這些膜上催化PI4P的產(chǎn)生；圖（右）RSMV侵染下，RSMV P蛋白通過(guò)劫持OsARF1，間接促進(jìn)OsPI4KB招募到病毒復(fù)制位點(diǎn)形成脂質(zhì)PI4P富集的微環(huán)境，同時(shí)P蛋白直接結(jié)合形成的脂質(zhì)PI4P，加快P蛋白在細(xì)胞質(zhì)中液-液相分離的形成，進(jìn)而為RSMV提供更大的復(fù)制場(chǎng)所促進(jìn)病毒RNA的合成。研究團(tuán)隊(duì)供圖本文鏈接：病毒復(fù)制工廠組建機(jī)制研究獲新進(jìn)展http://m.sq15.cn/show-11-25415-0.html
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