解析双生病毒致病机制：茄科植物中 βC1蛋白与 GeBP 转录因子的互作探秘

为探究植物病毒利用转录因子（TFs）促进感染的机制，西南大学研究人员开展了双生病毒致病机制中 βC1蛋白与 GLABROUS1 增强子结合蛋白（GeBP）互作的研究。结果发现二者存在特异性互作，且病毒感染会影响 NbGeBP 表达。这为揭示病毒致病机制提供了新视角。

　　在植物的微观世界里，转录因子（TFs）就像一群勤劳的 “指挥官”，掌控着植物生长发育和抵御病原体的关键环节。它们能精准地结合基因的顺式调控元件，调节防御相关基因的表达，守护植物免受病毒侵害。然而，狡猾的植物病毒却学会了 “劫持” 这些 “指挥官”，通过操纵 TFs 的基因表达或直接利用 TFs 蛋白，为自己的感染和传播开辟道路 。就像 GLABROUS1 增强子结合蛋白（GeBP），这个在植物生长发育、应对非生物和生物胁迫中都发挥重要作用的转录因子，在病毒感染过程中的角色却一直迷雾重重。双生病毒更是让全球众多作物深受其害，其中的单组份菜豆金色花叶病毒属病毒，常常与 β 卫星分子狼狈为奸，引发更为严重的病害。烟草曲茎病毒（TbCSV）就是其中的 “典型反派”，它携带的 βC₁蛋白是个多面 “破坏者”，既能抑制基因沉默，又能干扰宿主细胞的正常生理功能。此前虽发现一些植物 TFs 与番茄黄化曲叶中国病毒（TYLCCNV）的 βC₁蛋白有相互作用，但对于宿主 TF 与 TbCSV 的 βC₁蛋白之间的关系，科研人员还知之甚少。在这样的背景下，西南大学的研究人员决心揭开其中的奥秘，他们的研究成果发表在《Phytopathology Research》上，为我们理解植物与病毒的斗争提供了全新的视角。

研究人员主要运用了酵母双杂交（Y2H）、荧光素酶互补成像（LCI）、双分子荧光互补（BiFC）、病毒诱导的基因沉默（VIGS）等技术 。通过构建各种重组质粒，转化到酵母细胞或农杆菌中，再利用这些工程菌对植物进行处理，研究蛋白之间的相互作用、亚细胞定位以及基因表达变化等。实验材料包括野生型拟南芥、本氏烟、番茄等多种植物，以及携带不同基因的质粒和农杆菌菌株。

SlGeBP 与 TbCSB βC₁相互作用：研究人员构建 BK-βC₁重组质粒筛选番茄核酵母文库，发现 SlGeBP 可能是 βC₁的互作蛋白。通过 Y2H 反向实验、LCI 和 BiFC 实验，证实了 SlGeBP 与 βC₁在酵母和植物体内都能相互作用，且这种相互作用发生在细胞核内。同时，SlGeBP 与 TbCSV 编码的其他蛋白无相互作用。
TbCSB βC₁与茄科植物 GeBP 在体内外相互作用：通过比对不同植物 GeBP 家族蛋白的氨基酸序列并构建系统发育树，发现茄科植物的 GeBP 蛋白序列相似性较高。Y2H 实验表明，βC₁能与本氏烟（NbGeBP）、马铃薯（StGeBP）、辣椒（CaGeBP）的 GeBP 蛋白相互作用，但与拟南芥（AtGeBP）的 GeBP 蛋白无相互作用。LCI 和 BiFC 实验进一步验证了 βC₁与 NbGeBP 在植物体内的相互作用。
TbCSB βC₁-NbGeBP 相互作用不是由 NbGeBP 的 DNA 结合域介导的：BiFC 实验发现 NbGeBP 能形成同源二聚体。构建不同的 NbGeBP 缺失突变体进行 Y2H 实验，确定了 NbGeBP 与 βC₁相互作用的关键功能域不是 DNA 结合域或 C 末端域，意味着 βC₁与 NbGeBP 相互作用时，不影响 NbGeBP 的同源或异源二聚化。
TbCSB βC₁与 NbGeBP 和 SlGeBP 在细胞核中共定位：共定位实验表明，NbGeBP 和 SlGeBP 都定位于细胞核，且在 βC₁存在的情况下，它们依然在细胞核中与 βC₁共定位，说明二者在细胞核内相互作用。
病毒而非其卫星分子诱导 NbGeBP 下调：利用 PVX 载体过表达 NbGeBP 和 SlGeBP，接种病毒后发现，过表达这两个基因不影响病毒和卫星分子的 DNA 积累。检测不同病毒感染本氏烟后 NbGeBP 的表达水平，发现 TbCSV 和锦葵黄脉病毒（MaYVV）在感染早期会显著下调 NbGeBP 的表达，且有无卫星分子不影响这一结果。
TYLCCNB βC₁而非 MaYVB βC₁与 SlGeBP 和 NbGeBP 相互作用：对 134 个 βC₁蛋白进行序列比对和系统发育分析，选择不同进化分支的 βC₁蛋白进行 BiFC 实验，结果显示 TYLCCNB 的 βC₁蛋白能与 SlGeBP 和 NbGeBP 在细胞核内相互作用，而 MaYVB 的 βC₁蛋白则不能。

研究人员证实了单组份菜豆金色花叶病毒属病毒的 βC₁蛋白与茄科植物 GeBP 转录因子之间存在特异性相互作用。发现 NbGeBP 和 SlGeBP 定位于细胞核，且其形成同源二聚体和结合 DNA 的能力在与 βC₁相互作用时不受影响。明确了 TbCSV 和 MaYVV 在感染早期会下调 NbGeBP 的表达，且不同 βC₁蛋白与 GeBP 的相互作用存在差异。这些发现为深入理解双生病毒的致病机制提供了重要线索，有助于揭示植物与病毒互作的分子机制，为开发新的抗病毒策略奠定了理论基础。未来，研究人员计划构建 NbGeBP 功能缺失突变体，进一步探究 NbGeBP 在病毒感染中的具体功能，有望为防控双生病毒病害提供新的靶点和思路。