昆虫抗病毒Mx样蛋白通过形成生物分子凝聚体促进病毒衣壳泛素化降解的机制研究

本研究揭示了昆虫Toll免疫通路通过转录因子Dorsal激活MxL1表达，MxL1形成生物分子凝聚体招募E3泛素连接酶SIAH1，促进病毒衣壳蛋白P8的K48连接泛素化降解，首次证实无脊椎动物MxL蛋白具有广谱抗病毒功能。该发现为昆虫抗病毒免疫机制提供了新见解，对防控虫媒病毒传播具有重要意义。

　　

在自然界中，昆虫作为65%动物物种的组成者和80%植物病毒的传播媒介，其抗病毒免疫机制一直是科学界关注的焦点。尽管脊椎动物通过干扰素(IFN)系统激活抗病毒蛋白Mx抵抗病毒感染，但缺乏IFN系统的昆虫如何对抗病毒仍存在巨大知识空白。以往研究多集中于RNA干扰(RNAi)通路，而对Toll等经典免疫通路如何调控抗病毒效应分子的认识十分有限。更引人深思的是，系统发育分析显示Mx样蛋白(Mx-like, MxL)在真核生物中具有古老起源，但无脊椎动物MxL是否具有类似脊椎动物Mx的抗病毒功能仍未被探索。

福建农林大学农业与林业生物安全国家重点实验室的研究团队在《Cell Reports》发表的研究，首次揭示了昆虫Toll免疫通路激活的MxL1通过形成动态生物分子凝聚体，招募E3泛素连接酶SIAH1促进病毒衣壳蛋白泛素化降解的创新机制。研究人员综合运用酵母双杂交(Y2H)、免疫共沉淀(Co-IP)、荧光漂白恢复(FRAP)等技术，结合免疫电镜和活细胞成像，系统解析了从免疫信号激活到效应分子发挥功能的完整通路。

关键技术方法包括：(1)通过RT-qPCR和Western blot分析病毒侵染过程中Toll通路组分及MxL1的表达动态；(2)利用Y2H和GST pull-down鉴定MxL1与病毒衣壳蛋白P8、E3连接酶SIAH1的相互作用域；(3)采用体外重组蛋白实验和细胞转染验证MxL1液-液相分离(LLPS)特性；(4)通过核质分离和染色质免疫沉淀(CHIP)证明病毒蛋白Pns11抑制Dorsal核转位的逃逸机制；(5)在叶蝉体内进行基因沉默和蛋白回补实验验证通路功能。

MxL1在昆虫媒介中表现出抗RGDV活性

研究发现水稻叶蝉(Recilia dorsalis)编码两个MxL同源蛋白(MxL1/MxL2)，其中MxL1在病毒侵染后显著上调。通过RNA干扰和蛋白回补实验证实，MxL1而非MxL2能特异性降低病毒衣壳蛋白P8积累。免疫电镜显示MxL1直接结合RGDV病毒颗粒，其GTPase结构域中R159残基对P8相互作用至关重要。

MxL1促进SIAH1介导的RGDV P8泛素化降解

Y2H筛选发现E3泛素连接酶SIAH1通过RING结构域结合P8的S3区段，同时通过SINA结构域与MxL1互作。蛋白酶体抑制剂MG-132处理证实MxL1增强SIAH1介导的P8 K48连接多聚泛素化，而P8 K403R突变体显著削弱这一过程，揭示特定位点泛素化修饰的分子基础。

MxL1形成动态胞质生物分子凝聚体

体外实验证实重组MxL1在150 mM NaCl条件下形成具有荧光恢复特性的液滴，1,6-己二醇(1,6-HD)处理可破坏凝聚体。N端无序区(25-40 aa)缺失(MxL1△m1)完全丧失相分离能力，导致P8和SIAH1无法共定位，显著降低P8泛素化水平。

MxL1是昆虫媒介中保守的抗病毒因子

该机制在叶蝉传播的另一种病毒RSMV中同样适用，MxL1通过K48连接泛素化降解核蛋白(N)。果蝇和飞虱的MxL同源蛋白也表现出与各自SIAH1互作和抗病毒功能，证实该通路的进化保守性。

Toll免疫信号通路诱导MxL1表达

CHIP-qPCR和电泳迁移率实验(EMSA)证实Dorsal直接结合MxL1启动子。病毒侵染激活Toll1-MyD88-Dorsal级联反应，而病毒非结构蛋白Pns11通过结合Dorsal C端抑制其核转位，实现免疫逃逸。

这项研究首次将无脊椎动物MxL蛋白与生物分子凝聚体形成、泛素化降解途径相联系，不仅拓展了对昆虫天然免疫的认识，也为开发基于相分离调控的抗病毒策略提供新思路。发现病毒通过非结构蛋白精确干扰宿主免疫通路的逃逸机制，对理解虫媒病毒持久传播的生态适应性具有重要启示。论文建立的"免疫受体-效应分子-病毒拮抗"研究框架，为其他无脊椎动物抗病毒机制研究提供了范式。