病毒復制工廠組建機制研究獲新進展

華南農業大學植物保護學院教授張彤/周國輝團隊研究揭示了水稻條紋花葉病毒編碼的P蛋白通過液-液相分離形成生物分子凝聚體，作為病毒復制工廠的核心支架；P蛋白凝聚體通過劫持宿主囊泡運輸通路間接招募磷脂酰肌醇4-激酶（PI4K），驅動磷脂酰肌醇-4-磷酸（PI4P）在病毒復制工廠內原位合成；PI4P又能促進P蛋白凝聚體的形成，從而擴大病毒復制工廠并顯著增強病毒復制效率。相關成果發表于《科學進展》（Science Advances）。

病毒復制工廠（亦稱病毒包涵體或復制復合體）作為病毒生命周期中的核心功能單元，其形成標志著病毒成功劫持宿主細胞的關鍵轉折點。該特殊結構通過重構宿主細胞骨架及內膜系統（涵蓋蛋白質/脂質合成、能量代謝、信號轉導等關鍵功能），整合病毒蛋白、宿主因子和遺傳物質形成類細胞器微環境，成為病毒基因組復制、轉錄調控及衣殼組裝的主要場所。研究發現，不少病毒通過劫持囊泡運輸途徑以及脂質代謝通路，精準調控病毒復制工廠的膜結構動態組裝。然而，植物負鏈RNA病毒能否利用寄主細胞囊泡系統啟動自身復制，以及其復制工廠動態組裝的調控機制尚不明確。

該研究在國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目的資助下，發現水稻條紋花葉病毒編碼的P蛋白通過其內在無序區發生相分離，形成動態無膜凝聚體。該凝聚體高效招募病毒復制必需組分（N蛋白、L蛋白、病毒基因組RNA）。通過酵母篩庫發現P蛋白能與外被體蛋白Ⅰ（COP I）囊泡運輸通路關鍵調控因子OsARF1（ADP-ribosylation factor 1，ADP核糖基化因子1）互作，并在體內和體外均能通過其凝聚體直接招募OsARF1。利用過表達及基因編輯技術研究發現，水稻條紋花葉病毒復制依賴于OsARF1的活性。

進一步研究表明，P蛋白通過與OsARF1互作招募下游磷脂酰肌醇4-激酶β（OsPI4KB）參與病毒復制，且該招募能力受OsARF1活性調控。抑制OsPI4KB活性或敲除OsPI4KB均顯著降低水稻條紋花葉病毒復制能力，磷脂酰肌醇4-磷酸（PI4P）水解酶gh1突變體則促進水稻條紋花葉病毒侵染，表明脂質PI4P能促進水稻條紋花葉病毒的侵染。蛋白-脂質實驗證實P蛋白與PI4P直接結合，且PI4P在P蛋白形成的病毒復制工廠中大量富集，而體內外實驗均表明PI4P促進P蛋白相分離形成凝聚體，解析了PI4P促進病毒復制工廠組裝、加速病毒體內增殖積累的分子機制。

該研究結果也表明脂質可作為蛋白相變調節劑，植物脂質合成通路可能是作物抗病毒的潛在靶標。

相關論文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.adx7905

圖（左）健康細胞中，ARF1作為COP I小泡形成的關鍵因子，介導COP I運輸途徑在高爾基體/ERGIC（內質網-高爾基體中間體）運輸，OsPI4KB被OsARF1招募到高爾基膜上，并在這些膜上催化PI4P的產生；圖（右）RSMV侵染下，RSMV P蛋白通過劫持OsARF1，間接促進OsPI4KB招募到病毒復制位點形成脂質PI4P富集的微環境，同時P蛋白直接結合形成的脂質PI4P，加快P蛋白在細胞質中液-液相分離的形成，進而為RSMV提供更大的復制場所促進病毒RNA的合成。研究團隊供圖