RNA干扰调节因子C3PO促进了昆虫媒介中的虫媒病毒感染

《Advanced Science》：RNAi Regulator C3PO Promotes Arbovirus Infection in Insect Vectors

植物和人类病毒依赖节肢动物传播，RNA干扰（RNAi）是节肢动物抗病毒免疫的关键机制。C3PO复合体通过降解miRNA前体调控RNAi途径，我们发现其通过降解miR-971-3p前体，抑制靶基因NHLRC2表达，降低活性氧（ROS）水平，从而促进稻 stripe病毒（RSV）在褐飞虱中的复制。CRISPR-Cas9构建的Translin突变体验证了C3PO在病毒传播中的必要性，并通过miR-971-3p模拟剂和抗模拟剂实验证实其负调控作用。该研究揭示了C3PO在病毒-宿主互作中的新机制，为抗病毒策略提供新靶点。

　　病毒与昆虫宿主之间的相互作用是自然界中一个复杂而重要的过程，其中RNA干扰（RNAi）机制在昆虫免疫防御中扮演了关键角色。RNAi是一种天然的抗病毒防御系统，广泛存在于昆虫、植物和哺乳动物中。这一机制通过小RNA（如siRNA和miRNA）的生成和功能实现，对病毒复制具有抑制或促进的双重作用。本文通过研究植物病毒系统性条纹病毒（RSV）与其传播媒介小褐飞虱（*Laodelphax striatellus*）之间的相互作用，揭示了C3PO复合物在病毒复制中的重要作用。C3PO是RNAi通路中的一个关键调控因子，由Translin和Trax组成，其在小RNA生成过程中发挥着重要作用。然而，关于C3PO如何影响昆虫传播媒介中的病毒感染，此前的研究尚不明确。

RSV是一种非包膜负链RNA病毒，属于*Tenuivirus*属，其在温带和亚热带地区的水稻中引发严重的水稻条纹病。该病毒的基因组由四个单链RNA片段组成，编码一个核衣壳蛋白（NP）、一个RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）和五个非结构蛋白。RSV主要通过小褐飞虱传播，并能在其中肠上皮细胞中增殖。RNAi机制在控制RSV在昆虫媒介中的复制中发挥了重要作用，尤其是在病毒复制与昆虫免疫系统之间的平衡中。本文的研究发现，C3PO复合物在小褐飞虱中不仅参与miRNA的加工，还直接降解miRNA前体，特别是miR-971-3p前体，从而影响其成熟形式的表达水平。RSV的RdRp通过与C3PO的相互作用，进一步增强其对miR-971-3p前体的降解能力，最终导致miR-971-3p的表达水平下降。miR-971-3p作为调控因子，其表达减少会促进其靶基因*NHLRC2*的表达。*NHLRC2*是一种能够清除活性氧（ROS）的蛋白，其表达的增强有助于RSV的复制。

这一发现具有重要的生物学意义。C3PO不仅在miRNA加工过程中发挥调控作用，还在病毒复制中作为关键因子参与。RSV通过其RdRp与C3PO的相互作用，不仅增强了对miR-971-3p前体的降解，还进一步利用这一机制来促进自身的复制。同时，*NHLRC2*在清除ROS方面的作用，为病毒在宿主细胞中增殖提供了有利的环境。ROS的积累通常对细胞有害，但其适度存在可能对某些病毒的复制起到促进作用。例如，某些病毒在复制过程中会利用ROS作为信号分子，或通过其氧化应激作用影响宿主细胞的代谢过程，从而促进自身增殖。然而，过量的ROS积累则可能导致细胞凋亡，进而抑制病毒的传播。因此，C3PO和*NHLRC2*之间的相互作用，可能构成了病毒利用宿主细胞机制的一种策略。

为了进一步验证这一机制，研究人员采用基因干扰、小RNA测序和miRNA前体降解实验，筛选出小褐飞虱中由C3PO直接加工的miRNA。结果表明，miR-971-3p的表达在C3PO功能受到抑制时显著升高，而在C3PO正常功能下则被显著降低。这种变化与RSV的复制水平呈负相关，即miR-971-3p的表达减少会导致RSV复制的增强。此外，通过CRISPR-Cas9技术构建的*Translin*突变株实验进一步证实了C3PO在病毒复制和传播中的关键作用。突变株表现出对RSV复制的显著抑制作用，表明*Translin*在C3PO复合物中具有核心功能。

研究还发现，C3PO在不同昆虫传播媒介中具有保守的功能。例如，在蚊子中，C3PO也参与了辛德比斯病毒（SINV）的复制过程。这一结果表明，C3PO在昆虫媒介中可能具有更广泛的抗病毒作用，而不仅仅是针对RSV。这种功能的保守性提示，C3PO可能是调控多种病毒复制的潜在靶点。通过抑制C3PO，可能有效降低病毒在媒介中的复制能力，从而减少其传播。

此外，研究还发现，C3PO对miRNA的加工具有特异性。它主要作用于具有茎区不匹配结构的miRNA前体，而这种结构在某些miRNA中较为常见。这种特异性使得C3PO成为病毒干扰宿主miRNA生成的一个重要靶点。例如，RSV通过其RdRp与C3PO的相互作用，增强对miR-971-3p前体的降解能力，从而减少miR-971-3p的表达，进而激活*NHLRC2*的表达。这种机制可能在不同病毒与昆虫媒介的相互作用中具有普遍性，也提示了通过调控C3PO来控制病毒传播的潜在策略。

值得注意的是，尽管C3PO在多种生物过程中具有重要作用，如细胞增殖、端粒维持、神经元功能等，但在病毒传播中的具体作用仍需进一步探索。例如，某些病毒如乙肝病毒（HBV）会通过调控Lin-28等蛋白来影响miRNA的生成，从而促进自身复制。而C3PO的缺失或抑制可能影响这些病毒的复制能力。同时，MCPIP1作为一种RNA结合蛋白，其在某些病毒（如KSHV）的感染过程中也表现出对miRNA前体的降解作用，但其表达水平在病毒感染后可能会受到抑制。这些发现表明，C3PO在病毒与宿主之间的相互作用中可能具有重要的调控作用，其功能的调控可能成为抗病毒策略的重要组成部分。

在小褐飞虱中，*NHLRC2*的表达受到miR-971-3p的调控。当miR-971-3p的表达被抑制时，*NHLRC2*的表达显著增强，进而通过清除ROS促进RSV的复制。这种机制揭示了病毒如何利用宿主细胞中的抗氧化系统来促进自身增殖。同时，ROS在宿主细胞中的积累也可能影响病毒的传播效率。例如，ROS水平的升高可能有助于某些病毒在宿主中的复制，但过高的ROS浓度则可能引发宿主细胞的凋亡，从而抑制病毒的传播。因此，病毒可能在宿主细胞中找到一个“平衡点”，以维持其在宿主中的复制效率。

本研究通过多种实验手段，如基因干扰、小RNA测序、蛋白质互作实验和qPCR分析，揭示了C3PO在RSV感染中的作用机制。结果表明，C3PO通过降解miR-971-3p前体，间接促进RSV的复制。这一发现不仅加深了我们对C3PO在昆虫媒介中抗病毒机制的理解，也为开发新的抗病毒策略提供了理论依据。例如，针对C3PO或*NHLRC2*的调控可能成为减少病毒传播的有效手段。此外，研究还发现，C3PO在不同昆虫媒介中具有相似的功能，如在蚊子中也参与SINV的复制过程，这进一步表明了C3PO在抗病毒机制中的保守性。

综上所述，C3PO在昆虫媒介中不仅调控miRNA的生成，还在病毒复制过程中发挥关键作用。其通过降解miRNA前体，间接促进病毒复制，而这种作用可能在不同病毒与昆虫媒介的相互作用中具有普遍性。这一发现为研究病毒与宿主之间的相互作用提供了新的视角，并为未来开发基于C3PO的抗病毒策略奠定了基础。通过调控C3PO，可以有效抑制病毒在昆虫媒介中的复制和传播，从而减少其对人类健康和农业生产的威胁。