Trends in Plant Science | 选择性自噬：植物-病毒相互作用的支点

自噬是一种进化保守的过程，在维持细胞稳态方面起着至关重要的作用。它可以将细胞中不需要的以及功能丧失的物质运输到液泡中进行降解，主要分为非选择性自噬和选择性自噬，非选择性自噬可以随机摄取细胞质物质进行降解；而选择性自噬中自噬体有选择性的降解特定的细胞成分。最新的研究表明，在抗病毒和病毒感染的环境中，选择性自噬参与了植物与病毒的相互作用。但是目前选择性自噬这些双重矛盾作用是如何平衡的机制尚不可知。

2024年1月，Trends in Plant Science 杂志在线发表了印度国家植物基因组研究所的一篇题为“ Selective autophagy: the fulcrum of plant–virus interaction ”的研究论文。该文详细分析了该领域最新相关研究发现的一种选择性自噬受体VISP1是如何在植物-病毒相互作用中同时具有促病毒感染和抗病毒的作用，了解这两种作用是如何进行平衡将有助于我们了解选择性自噬如何在微调病毒发病机制和植物免疫中发挥重要作用。

众所周知，植物防御病毒侵染的策略之一是RNA沉默。真核生物的这种保守机制涉及病毒衍生的小干扰RNA（vsiRNA）的生成，这些RNA（vsiRNA）被引导到互补的病毒转录本以允许其切割。这些RNA沉默信号通常通过宿主蛋白（如RNA依赖性RNA聚合酶（RDR）和基因沉默抑制因子（SGS3））的作用而扩增，产生对细胞间vsiRNA扩散和病毒症状恢复至关重要的次级siRNA。为了解决这个问题，病毒编码RNA沉默（VSR）的病毒抑制因子，抑制或干扰植物的RNA沉默机制。

黄瓜花叶病毒（CMV）的2b蛋白是一种众所周知的VSR，可抑制转录基因沉默、转录后基因沉默和次级RNA扩增。在最新的相关研究中，有研究者已经鉴定出的一种CMV诱导的小肽，即“病毒诱导的小肽1”（VISP1），是一种由 71 个氨基酸组成的选择性自噬受体，与SGS3相互作用并介导SGS3/RDR6小体的自噬降解。此外，VISP1 的过表达会损害 vsiRNA 的扩增并促进病毒感染。有趣的是，病毒侵染后期，随着病毒复制水平增加，VSRs的含量也显著提高，VISP1主要靶标VSRs进行降解，抑制病毒侵染。这种现象解释了选择性自噬的这些双重矛盾作用如何在正在进行的“军备竞赛”中平衡病毒的发病机制和植物的症状恢复。

相互作用研究表明，除了 SGS3 之外，VISP1 的 ARM 还与 CMV 2b 蛋白相互作用，最好是与其四聚体形式相互作用。为了进一步破译VISP1在病毒感染中的作用，Col-0和visp1突变体感染了野生型CMV和CMV-2blm。由于VISP1减弱了SGS3/RDR6自噬降解，使得先天RNA沉默不受任何阻碍，因此对CMV-2blm表现出比Col-0植物更强的抗性。同样，当感染野生型巨细胞病毒时，visp1突变体在感染后3天（dpi）显示出病毒积累减少。有趣的是，在野生型巨细胞病毒感染后期，与Col-0植株相比，visp1突变体表现出增强的病毒积累，没有症状恢复，这表明VISP1在病毒耐药性中具有积极作用。

为了进一步了解是什么触发了 VISP1 两种矛盾作用之间的转换，进行了感染测定，结果显示 2b 增加至 14 dpi 时在不断积累，在 22 dpi 时逐渐减少，并伴有症状恢复 Col-0 植物。然而，在 visp1 突变体中没有观察到 2b 积累减少和症状恢复，这表明 VISP1 介导的 2b 周转是决定 VISP1 双重作用转换的关键因素。双分子荧光互补（BiFC）和免疫共沉淀（Co-IP）分析显示，2b逐渐增加与SGS3竞争与VISP1相互作用。综上所述，VISP1在感染的早期阶段与SGS3相互作用，抑制植物中的RNA沉默，有利于病毒的发病机制。然而，随着病毒感染的进行，2b 在感染后期的逐渐积累会干扰 VISP1 介导的 SGS3 降解，使 VISP1 与 2b 相互作用，导致 2b 的自噬降解，从而限制病毒感染。有趣的是VISP1可以与双生病毒甜菜严重曲顶病毒 (BSCTV) 的C2蛋白和卷心菜卷叶病毒 (CaLCuV) 的AC2蛋白互作，介导它们进入自噬降解途径，从而抑制这两种双生病毒的侵染过程。这表明选择性自噬受体 VISP1 在提供对多种病毒的免疫力方面具有保守作用。

图1:病毒诱导的小肽1（VISP1）在平衡病毒感染和植物症状恢复方面作为一把双刃剑的作用

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1360138523003308

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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