未折叠蛋白反应(Unfolded protein response，UPR)是真核生物缓解内质网(Endoplasmic reticulum，ER)应激的一种保守反应，参与植物的生长、发育以及对非生物和生物胁迫的响应。UPR在植物RNA病毒侵染中具有多种作用，但对于在植物DNA病毒侵染过程中的作用还未有报道。近日，中国农业科学院植物保护研究所周雪平团队在Science China Life Sciences发表了题为“Geminivirus satellite-encoded βC1 activates UPR, induces
bZIP60 nuclear export, and manipulates the expression of bZIP60 downstream
genes to benefit virus infection”的研究论文，揭示了双生病毒卫星编码的βC1蛋白调控NbbZIP60的核输出调控基因的表达促进病毒侵染的分子机制。该文以中国番茄黄曲叶病毒(TYLCCNV)及其伴随卫星(TYLCCNB)为模型，探究了植物DNA病毒与UPR的相互作用。结果表明，TYLCCNB 编码的βC1是一种主要的UPR诱导因子，可上调本氏烟中转录因子NbbZIP60的表达。内质网胁迫诱导剂DTT或过表达NbbZIP60增加了βC1的积累，有利于TYLCCNV/TYLCCNB的侵染，而减少或敲除NbbZIP60表达则抑制TYLCCNV/TYLCCNB的侵染，说明UPR的激活增强了TYLCCNV/TYLCCNVB的侵染。进一步研究发现，NbbZIP60与TYLCCNB编码的βC1蛋白特异的互作，两者初期互作在细胞核，但随着时间的推移，互作蛋白转移到细胞质。在TYLCCNV/TYLCCNB侵染或βC1表达的植物细胞中，NbbZIP60能够通过NbXPO1介导的核输出途径从细胞核输出到核外周。NbbZIP60的下游分子伴侣NbBiP和NbCRT能够增强TYLCCNV/TYLCCNVB的侵染，而NbbZIP60调控的下游因子NbNAC089（细胞程序性死亡PCD调控因子）抑制TYLCCNV/TYLCCNVB侵染。通过连续时间分析病毒侵染后的基因变化，发现NbbZIP60在病毒侵染早期，能够上调促生存基因NbBiP和NbCRT的表达从而促进病毒蛋白的折叠和积累，利于TYLCCNV/TYLCCNB的侵染。然而，在侵染后期，由于聚集在内质网中的病毒蛋白可能产生严重的内质网应激，导致细胞死亡。因此，病毒需要在感染后期利用细胞核输出途径诱导NbbZIP60的核输出，以平衡病毒蛋白积累和内质网应激防御反应，为病毒的生存和增殖创造有利的环境。图1. 双生病毒卫星蛋白操纵NbbZIP60及其下游基因的表达，促进病毒侵染的模型。该研究结果揭示了一种之前未知的毒力策略，即双生病毒编码蛋白激活UPR，通过细胞核输出调控NbbZIP60及其下游基因的时空表达模式来操纵寄主UPR，从而有利于病毒的侵染。该研究也为深入了解UPR途径在植物病毒侵染中的调控以及抗病毒分子靶标的筛选奠定基础。中国农业科学院植物保护研究20级博士生张明振和18级博士生曹步暐为论文共同第一作者，周雪平教授和李方方研究员为该论文的共同通讯作者。上海农业科学院园艺研究所张辉和中国农业大学植物保护学院范在丰教授参与了此项工作。该研究得到国家重点研发青年科学家项目、国家自然科学基金重点项目和面上项目的资助。