三位知名科学家发表Cell Res文章:病毒的独特控制机制

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2017年1月11日 来源:生物通

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  清华大学生科院,中科院动物研究所,以及加州大学河滨分校的研究人员发现了一种病毒蛋白的新功能,利用这些新知可以对抗由蚊子和蚜虫等节肢动物传播的致命病毒。研究人员揭示了黄瓜花叶病毒操控宿主植物,为其释放吸引蚜虫的气味的分子机制(蚜虫能传播这种病毒)。

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生物通报道:清华大学生科院,中科院动物研究所,以及加州大学河滨分校的研究人员发现了一种病毒蛋白的新功能,利用这些新知可以对抗由蚊子和蚜虫等节肢动物传播的致命病毒。研究人员揭示了黄瓜花叶病毒操控宿主植物,为其释放吸引蚜虫的气味的分子机制(蚜虫能传播这种病毒)。

这一研究成果公布在1月6日的Cell Research杂志上。文章的通讯作者分别是清华大学的谢道昕(Daoxin Xie)教授,中科院动物研究所的康乐(Le Kang)院士,以及加州大学河滨分校的丁守伟(Shou-Wei Ding)教授。

黄瓜花叶病毒在全球迅速蔓延,对包括多种景观美化的植物,以及蔬菜作物,如番茄,胡椒,莴苣和黄瓜等造成了不可逆的损害,这项研究将有助于研发出具有更多抗病性的蔬菜和更大产量的农作物品种。

植物和人类中的许多重要疾病都是由病原体引起,如上述的黄瓜花叶病毒,还有寨卡病毒。这些病原体有共同的特征,那就是通过携带疾病的节肢动物进行传播,病原体与宿主和传播动物之间的分子关联,影响了病原体的出现与成功繁殖。

植物对黄瓜花叶病毒和其他病毒的主要防御是通过RNA干扰(RNAi)引导的。丁教授研究组之前曾发现黄瓜花叶病毒中的一种蛋白:2b蛋白能阻止植物进行抗病毒RNA干扰。最新研究在此基础上,进一步发现一些病原体可以操纵植物和动物,让其释放异味,吸引传播病原体的蚊子和蚜虫。

虽然此前针对这一广义概念,科学家们提出了作用机制,但是具体的宿主操控分子机制迄今并不清楚,尤其是病原体采用的特异效应物,以及它们靶向宿主的途径仍是未知之谜。

这项研究做出了解答:研究人员发现蚜虫传播的黄瓜花叶病毒利用其2b蛋白,抑制植物中特定的激素途径,从而导致蚜虫载体对被感染的植物更具吸引力。这种激素被称为茉莉酸(Jasmonic acid,JA),茉莉酸及其衍生物被统称为茉莉素,作为一类具有共同的环戊烷酮结构的新型天然植物激素,茉莉素具有广泛的生理作用,近年来的研究表明植物利用茉莉素作为重要的防御信号来抵御昆虫攻击以及病原体感染。谢道昕教授多年来致力于这种激素的研究,曾在Molecular Cell杂志上发文,详细解释了茉莉素的作用机制。

这项新发现第一次发现关键病毒效应蛋白可以通过气味作为吸引昆虫的载体,而且这也是第一次指出一种植物激素是介导昆虫载体对受感染植物吸引力的主要宿主因子。

这一研究也指出了一条通过靶向病毒效应子蛋白,或者疾病载体宿主激素的控制病毒疾病的新方法。

生物通:万纹)

作者简介:

谢道昕 博士

教授,博士生导师,教育部长江学者特聘教授,国家杰出青年基金获得者,Science China Life Sciences,JIPB,Molecular Plant和The Plant Journal等学术期刊编委

2006-现在:清华大学(“百人计划”责任教授)

2002-2006:新加坡分子细胞生物所(实验室主任,资深科学家)

1999-2002:新加坡国立大学农业分子生物所(实验室主任,助理教授)

1994-1999:英国East Anglia大学(Senior Research Associate)

1990-1994:英国John Innes研究中心和英国Leicester大学(Research Associate)

1984-1990:中国农科院研究生院(MSc., Ph.D.)

1983-1984:湖南棉花科学研究所(Research Assistant)

1979-1983:湖南农学院(BSc.)

科研领域简介

激素对于生物的生长发育、新陈代谢和繁衍生息等各种生命活动起重要调节作用;阐明激素的受体识别机制,对于揭示生命现象的本质、提高生物的生存和发展能力具有重要意义。谢道昕实验室主要研究激素感知及其调控植物生长发育和防御反应的分子机制,迄今阐明了茉莉素和独脚金内酯两类激素的受体识别机制:2009年发现的茉莉素受体COI1,遵循生物学领域经典的激素活性分子可逆地结合受体并循环触发信号传导链的“活性分子-受体”识别规律、调控植物的防御反应和生长发育;2016年阐明的独脚金内酯受体D14,则具有生成激素活性分子和不可逆地结合激素活性分子的双重功能、遵循新型的“底物-酶-活性分子-受体”识别规律、调控植物分枝等重要生长发育过程。

康乐
博士,研究员,中国科学院院士,发展中国家科学院院士,我国著名生态学家和昆虫学家。现任中国科学院动物研究所所长、中国科学院北京生命科学研究院院长、中国科学院大学生命科学院院长,中国科学院大学学位委员会副主任。长期从事生态基因组学研究,是国际上生态基因学研究的领衔科学家。他将分子生物学与生态学结合,系统研究昆虫适应性和表型可塑性。重要代表性成果发表在Science, Nature communication, PNAS, Annual Review of Entomology, PLoS Genetics, PLoS Pathogens, Genome Biology等国际著名刊物。SCI论文总计被国际学术期刊引用2900余次。是国家“973”项目首席科学家,国家基金委创新团队学术带头人,也是国际上几个重要学术期刊的主编和编委。

丁守伟
美国加州大学河滨分校(University of California,Riverside)教授(Professor)
中国农业大学“长江学者”讲座教授
教育经历
1982年毕业于安徽农学院植保系;
1982年~1985年:复旦大学硕士;
1986年~1990年: 澳大利亚堪培拉澳大利亚国立大学生物学院博士生, 博士后。

研究工作经历:
1990年~1991年: 加拿大温哥华国家农业部研究所博士后, 参加“转基因马铃薯抗病毒病研究”课题。
1991年~1995年: 在设于阿德雷德大学的澳大利亚国家研究基金委所属的“基础及应用植物分子生物学特别研究中心”任研究员, 协助主持及参加“黄瓜花叶病毒结构与功能”研究课题。
1996~1999年: 任新加坡国立大学分子农业生物学院研究室主任, 独立主持“植物病毒与寄主间在分子水平上的相互作用”的综合性的基础研究课题,研究经费每年约100万新元, 由新加坡政府科技局全额资助。
2000年12月至今任加州大学河边分校(University of California,Riverside)自然与农业科学学院(College of Natural and Agricultural Sciences)植物病理学系教授
2007年受聘中国教育部第八批“长江学者奖励计划讲座教授”,岗位为微生物学,任职于中国农业大学生物学院。

原文摘要:

Viral effector protein manipulates host hormone signaling to attract insect vectors

Some plant and animal pathogens can manipulate their hosts to cause them to release odors that are attractive to the pathogens' arthropod vectors. However, the molecular mechanism underlying this process is largely unexplored, and the specific effectors the pathogens employ as well as the pathways within the hosts they target are currently unknown. Here we reveal that the aphid-borne cucumber mosaic virus (CMV) employs its 2b protein, a well-characterized viral suppressor of host RNA interference (VSR), to target the host's jasmonate (JA) hormone pathway, thus acting as a viral inducer of host attractiveness to insect vectors (VIA). 2b inhibits JA signaling by directly interacting with and repressing JA-induced degradation of host jasmonate ZIM-domain proteins, instead of using its VSR activity. Our findings identify a previously defined VSR protein as a VIA and uncover a molecular mechanism CMV uses to manipulate host's attractiveness to insect vectors by targeting host hormone signaling.
 

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