一套高效表达外源蛋白的植物病毒表达载体系统

　　

近期，方荣祥团队在 Plant Biotechnology Journal 期刊上发表题为“Trans-complementation of the viral movement protein mediates efficient expression of large target genes via a tobacco mosaic virus vector” 的文章。该研究通过优化改造烟草花叶病毒（TMV）表达载体，获得了一套高效表达外源蛋白的植物病毒表达载体系统。该研究揭示了TMV-MP在病毒载体系统中增强高分子量外源蛋白表达的新功能，进一步研究其作用机制，将有利于优化植物病毒载体，并拓宽其应用范围。

植物病毒载体在表达外源蛋白和对寄主/病毒的基因功能研究等方面具有高效快捷等优点，但因病毒载体的容量限制和表达量低等缺陷，限制了其应用范围。方荣祥团队在基于TMV基因组表达多种外源蛋白的应用过程中观察到目标蛋白的分子量大小以及其表达量与载体中TMV运动蛋白（MP）的含量紧密相关。由此开启了在病毒载体中通过删除TMV-MP，以及MP的反式回补等“重构TMV载体”策略，开发了一种基于TMV 基因组的新型pAT-^transMP 载体系统，应用该系统不仅显著提高了植物体内瞬间表达外源蛋白（GFP，GUS等）的表达量，而且有效表达了用于基因编辑的Cas9高分子量蛋白（162 kDa）。该系统还实现了同时表达多个目标分子，例如在pAT-^transMP载体中同时表达Keytruda（PD-1抗体）的重链和轻链，在植物细胞中成功获得了PD-1完整抗体；另外，由于该载体能同时表达Cas9蛋白和含有靶标序列的gRNA表达盒，构建了基于TMV的瞬间表达对植物基因进行有效编辑的新策略。

图1 应用pAT-^transMP 系统增强表达GFP及Cas9蛋白并介导 N. benthamiana PDS的高效基因编辑

中国科学院微生物研究所博士生黄卫阔为该文章第一作者，微生物所方荣祥院士和张玉满副研究员为该论文共同通讯作者。该研究工作得到了农业部项目和国家自然科学基金面上项目的资助。

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14418