戈峰和孙玉诚团队揭示烟粉虱高效传毒的免疫稳态调控机制

　　

　　烟粉虱是世界性的重大农业害虫，由其专性传播的植物病害番茄黄化曲叶病毒（Tomato yellow leaf curl virus，TYLCV）每年造成农作物上百亿元损失，尤其是对番茄等蔬菜生产构成极大威胁。研究团队前期发现TYLCV能够侵染烟粉虱脑、眼、触角等部位，通过免疫炎症受体NLR4和炎症因子Spaetzle 1&2激发Caspase依赖的凋亡性神经退行（eLife, 2020）。同时，一系列研究也表明TYLCV能够激活烟粉虱的细胞自噬，并造成一定程度的生理性损伤。但是，烟粉虱这两种胞内免疫是如何被虫媒病毒激活的，又是如何通过相互协作营造与TYLCV长期共存的体内免疫稳态环境的呢？相关机制一直不清楚。

　　2022年2月11日，中国科学院动物研究所、中国科学院生物互作卓越创新中心戈峰研究员和孙玉诚研究员的团队在Nature Communications上发表题为“PEBP balances apoptosis and autophagy in whitefly upon arbovirus infection”的研究论文，发现磷脂酰乙醇胺结合蛋白（Phosphatidylethanolamine-binding protein 4, PEBP4）是调节获毒烟粉虱胞内免疫稳态的关键分子。TYLCV 衣壳蛋白CP在烟粉虱中肠和唾液腺细胞的质膜上通过劫持PEBP4，同步激活细胞凋亡与自噬作用，通过两者相互拮抗形成中度免疫平衡，提高烟粉虱与虫媒病毒长期共存的免疫耐受，这是其高效传毒的免疫基础。

　　研究发现TYLCV衣壳蛋白CP能够与PEBP4和MAPK途径的Raf1产生非竞争性互作，形成CP-PEBP4-Raf1 triple complex，抑制了Raf1-MEK-ERK磷酸化，反向激活细胞凋亡（图1）；另一方面CP通过竞争性结合的方式破坏PEBP4与自噬相关蛋白ATG8的结合，促使ATG8解离、酯化并启动细胞自噬（图2），从而同步激发烟粉虱的细胞凋亡和自噬作用。药理学和遗传学实验表明增强烟粉虱胞内免疫能够降低TYLCV病毒的载荷，却由于过度免疫的生理代偿造成烟粉虱适合度下降，不利于存活；反之，过低的免疫有利于胞内TYLCV病毒量积累，超过烟粉虱的载荷耐受能力，也不利于存活。因此，只有自噬和凋亡同步发生所形成的胞内免疫稳态，才能提高烟粉虱对TYLCV的免疫耐受，维持其与TYLCV长期共存、高效传播且无明显生理代偿的能力（图3）。

　　免疫稳态是如何被维持和调节（How is immune homeostasis maintained and regulated？）是Science 发布的“最前沿的125个科学问题”之一。该研究首次阐明了烟粉虱传播TYLCV的胞内免疫基础，揭示了烟粉虱通过平衡其细胞凋亡与自噬作用的免疫稳态分子机制，极大地推动了媒介昆虫免疫耐受研究的发展，这不但在媒介生物学领域创新具有重要的理论意义，而且为控制“世界头号害虫”烟粉虱传播病毒、保护蔬菜生产安全提供了新思路，有重大的应用前景。

　　中国科学院动物研究所王世藩博士为该论文第一作者，戈峰研究员和孙玉诚研究员为论文的共同通讯作者，郭慧娟副研究员和美国Texas A&M University的朱克岩教授也参与了该项研究。研究得到了中国科学院B类先导专项培育项目（XDPB16）等项目的支持。

　　文章链接：www.nature.com/articles/s41467-022-28500-8

　　Wang S, Guo H, Zhu-Salzman K, Ge F*, Sun Y*. 2022. PEBP balances apoptosis and autophagy in whitefly upon arbovirus infection. Nature Communications. 13: 846.

　　https://doi.org/10.1038/s41467-022-28500-8.

图1 TYLCV衣壳蛋白通过劫持烟粉虱PEBP4与Raf1互作

图2 TYLCV衣壳蛋白与烟粉虱ATG8竞争性结合PEBP4

图3 自噬和凋亡的免疫稳态是烟粉虱与TYLCV长期共存的基础