【前沿&进展】山东农业大学/山东省农科院/广西大学合作揭示了膜联蛋白参与马铃薯Y病毒属病毒侵染的作用机制

近日，山东农业大学/山东省农科院李向东教授与广西大学程德杰博士及参与者在中科院一区Top杂志Plant Physiology在线发表了题为“Annexin D1 promotes potyvirus infection through interaction with nuclear inclusion protein b and Ca2+-dependent phosphorylation”的研究论文。该研究揭示了马铃薯Y病毒属病毒NIb挟持本氏烟膜联蛋白D1，并通过蛋白激酶KIN29介导的依赖钙离子的磷酸化来促进病毒自身侵染的机制。

马铃薯Y病毒属（Potyvirus）包括160多种病毒，是最大的植物病毒属。该属的马铃薯Y病毒（potato virus Y，PVY）、烟草脉带花叶病毒（tobacco vein banding mosaic virus，TVBMV）、芜菁花叶病毒（turnip mosaic virus，TuMV）等多种病毒给世界农业生产造成了巨大损失。植物病毒通过挟持寄主因子来帮助自身完成侵染，鉴定被病毒利用的寄主因子可为培育抗病毒植株提供新靶标。

膜联蛋白（Annexins）是一类具有钙离子和磷脂结合能力的蛋白家族，在免疫调节中发挥重要作用。然而，膜联蛋白是否调控植物病毒侵染尚未得到详细研究。本研究发现，本氏烟膜联蛋白D1（annexin D1 of N. benthamiana，NbANXD1）可形成二聚体，并通过结合烟草脉带花叶病毒（tobacco vein banding mosaic virus，TVBMV）核内含体蛋白b（nuclear inclusion protein b，NIb）的C结构域与NIb互作。NIb能够将NbANXD1招募至核周区域，NIb-NbANXD1互作复合体与TVBMV的6K2蛋白共定位。进一步分析表明，本氏烟蛋白激酶29（phosphokinase 29 of N. benthamiana，NbKIN29）可与NbANXD1相互作用，并特异性地在NbANXD1的T204、T276和S286位点进行磷酸化。此外，钙离子（Ca²⁺）通过调控NbKIN29对NbANXD1的磷酸化作用参与TVBMV侵染。基因沉默、过表达、基因敲除及突变实验结果表明，膜联蛋白D1正调控马铃薯Y病毒属病毒的复制和系统侵染。总之，本研究揭示了马铃薯Y病毒属病毒NIb通过挟持膜联蛋白D1并利用蛋白激酶KIN29介导的依赖钙离子的磷酸化完成病毒自身侵染，为培育抗马铃薯Y病毒属病毒的植株提供了新的靶标。

李向东教授和程德杰为共同通讯作者。山东农业大学博士研究生陈昕阳和Carlos Kwesi Tettey，山东农业大学田延平教授、崔海涛教授、江军教授以及广西大学邹承武副教授、姜松雨研究生共同参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金、广西自然科学基金、广西高校中青年教师科研基础能力提升项目等的资助。