CHM | 华中农业大学李峰课题组联合曹晓风院士团队揭示精氨酸甲基转移酶6介导植物抗病毒的免疫机制

责编 | 王一

近日，华中农业大学李峰教授课题组联合中国科学院遗传与发育生物学研究所（以下简称中科院遗传发育所）曹晓风院士团队在Cell Host & Microbe杂志上在线发表题为Protein arginine methyltransferase 6 mediates antiviral immunity in plants的研究论文，解析了精氨酸甲基转移酶6（PRMT6）甲基化病毒基因沉默抑制子（VSR）介导植物抗病毒的免疫机制。

精氨酸甲基化是一种重要的翻译后修饰，参与转录调控、RNA加工、DNA损伤修复以及机体免疫等重要的生命过程。精氨酸甲基转移酶（PRMT）是一类进化上保守的蛋白家族，负责催化蛋白质精氨酸甲基化。植物中PRMT通过基因转录以及转录后调控，影响植物的生长发育和逆境响应等。然而关于PRMT是否参与植物抗病还知之甚少。siRNA介导的抗病毒基因沉默机制在植物对病毒防御过程中发挥着普遍的作用。在植病与病毒之间的防御与反防御的军备竞赛中，病毒编码的VSR对于病毒成功侵染植物至关重要；为了应对病毒的VSR策略，植物进化出了基于抗病蛋白NLR和自噬等机制介导的防御反应来靶向病毒VSR。

P19蛋白作为番茄丛矮病毒（TBSV）编码的VSR蛋白，通过靶向双链siRNA抑制植物抗病毒的基因沉默机制，对TBSV病症产生以及病毒的长距离运输很重要。曹晓风院士团队前期研究发现PRMT6过表达可以恢复拟南芥P19过表达的表型，敲除PRMT6则加剧了P19过表达的表型。预示着植物PRMT6可能参与抗病毒反应。由于TBSV的天然宿主为番茄，为了探究PRMT6在自然界植物-病毒互作中的作用，曹晓风院士和李峰教授团队合作进一步开展了PRMT6在番茄抗病毒方面的研究。首先通过生物信息学分析在番茄中鉴定到与人类以及拟南芥PRMT6同源的蛋白SlyPRMT6，通过构建SlyPRMT6敲除以及过表达的转基因材料，观察其对TBSV的抗性。研究结果发现，番茄SlyPRMT6敲除材料对TBSV抗性减弱，而SlyPRMT6过表达材料对TBSV抗性提高，表明SlyPRMT6参与了番茄的抗病毒反应。此外，该研究还对番茄自然群体进行分析，发现自然群体中与SlyPRMT6 表达水平相关的两个主要等位基因分别与病毒抗性存在显著正相关。进一步通过体内外的实验发现SlyPRMT6和TBSV编码的P19蛋白互作，并且SlyPRMT6通过抑制P19蛋白和双链siRNA结合抑制其VSR功能。LC-MS实验鉴定到P19蛋白在43、115、128和158位精氨酸上发生二甲基化修饰。P19精氨酸点突变结合本氏烟草瞬时表达实验发现，第43和115位精氨酸突变为丙氨酸，P19蛋白沉默抑制子功能减弱。随后又通过酵母双杂以及CoIP等实验，并且结合前人关于P19蛋白与siRNA复合体结构解析结果，揭示了SlyPRMT6通过甲基化P19蛋白43位精氨酸抑制P19同源二聚体形成，对115位精氨酸的甲基化抑制P19二聚体与siRNA结合，进而影响P19沉默抑制子功能。

综上，该研究在植物中发现了PRMT6介导VSR精氨酸甲基化参与植物抗病防御的新机制，拓宽了人们对植物PRMT功能的认识。

PRMT6介导P19蛋白甲基化调控植物防御TBSV病毒的分子机制图

华中农业大学李峰教授课题组已毕业博士祝强强以及中科院遗传发育所曹晓风院士团队已毕业博士Ayaz Ahmad（现为阿卜杜勒-瓦利汗大学教授）为论文的共同第一作者，中科院遗传发育所曹晓风院士和华中农业大学李峰教授为论文的共同通讯作者。华中农业大学园艺林学学院欧阳波教授、邓颖天副研究员、中科院遗传发育所刘春艳副研究员以及华中农业大学欧阳波教授课题组博士毕业生石春美、华中农业大学李峰教授课题组已毕业本科生唐祺（现为复旦大学研究生）等也参与了本项研究。华中农业大学园艺林学学院农业农村部马铃薯生物学与生物技术重点实验室质谱平台对该工作提供了支持。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金以及中央高校基础研究基金等项目的资助。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.chom.2024.07.014