番茄黄化病毒小衣壳蛋白通过竞争性干扰SlPAD1–SlPA4的相互作用来破坏宿主蛋白酶体的功能，从而增强病毒感染

《Molecular Plant Pathology》：Tomato Chlorotic Virus Minor Coat Protein Interferes With the Host Proteasome Function by Competitive Disruption of SlPAD1–SlPA4 Interaction to Enhance Viral Infection

番茄黄化曲叶病毒（ToCV）的CPm蛋白通过干扰宿主SlPAD1与SlPA4的相互作用，抑制26S蛋白酶体功能，从而促进病毒感染。研究发现CPm与SlPAD1在细胞质中直接结合，竞争性阻断SlPAD1与SlPA4的复合，导致泛素化蛋白降解受阻，为病毒增殖创造有利环境。SlPAD1和SlPA4过表达可部分恢复蛋白酶体功能，说明二者在抗病毒中起关键作用。该机制揭示了病毒蛋白劫持宿主蛋白酶体通路的策略，为植物抗病毒研究提供新靶点。

　　番茄黄化萎缩病毒（Tomato chlorosis virus, ToCV）是一种对番茄作物造成严重破坏的植物病毒，其感染可导致显著的农业损失。作为严格的寄生生物，ToCV依赖于宿主细胞的宏分子机制进行复制。宿主细胞内的泛素-26S蛋白酶体系统在维持细胞内蛋白质稳态方面起着关键作用，这对于植物的生长和发育至关重要。本研究发现，ToCV的CPm蛋白能够与SlPAD1这一26S蛋白酶体成分发生相互作用，从而增强病毒感染。这种相互作用会破坏SlPAD1与SlPA4之间的结合，进而影响26S蛋白酶体的功能。此外，SlPAD1和SlPA4在增强植物对ToCV的抗性方面也发挥着积极作用。这些发现揭示了ToCV蛋白如何通过干扰26S蛋白酶体功能来促进感染的机制。

在植物的生长过程中，它们极易受到各种病原微生物的感染，这可能显著影响植物的发育，甚至在严重情况下导致植物死亡。植物病毒的基因表达和复制周期本质上依赖于宿主细胞的宏分子机制。病毒与宿主蛋白的相互作用在病毒感染的多个阶段中起着至关重要的作用，包括病毒进入宿主细胞、基因组复制以及在宿主体内的系统性传播。近年来，研究者们对病毒与宿主蛋白之间的相互作用进行了深入探索，发现这些相互作用在植物病毒学研究中成为一个重要的研究方向。ToCV最初在佛罗里达州被发现，主要通过白粉虱传播，对全球番茄生产造成重大影响。ToCV属于Crinivirus属，其基因组由两条单链RNA（RNA1和RNA2）组成，编码13种不同的蛋白质。近年来的研究已经显著加深了我们对ToCV感染机制的理解。例如，由RNA1编码的p22蛋白具有抑制RNA沉默的功能，能够结合宿主蛋白S-phase kinase-associated protein（SKP1.1）和B-cell lymphoma 2-associated athanogene 5（NbBAG5），干扰生长素信号通路并抑制自噬，从而促进病毒感染。由RNA2编码的HSP70h和一个59.4 kDa的蛋白则参与病毒的移动和病毒颗粒的组装，而衣壳蛋白（CP）则通过与宿主的S-腺苷-L-蛋氨酸水解酶（SAHH）相互作用来调节局部的基因沉默。此外，由RNA2编码的P27蛋白通过与番茄中的催化酶SlCAT1和SlCAT2相互作用并抑制其抗病毒活性，从而促进ToCV的感染。因此，ToCV的致病过程涉及其蛋白与特定宿主因子之间的多种相互作用，这些相互作用对于病毒的成功感染至关重要。

在植物中，泛素化在多种信号传导途径中起着重要作用，包括激素信号、生长发育和病原体防御信号。泛素-蛋白酶体系统（UPS）是植物中最关键的蛋白质降解途径之一。26S蛋白酶体是一个包含20S核心颗粒和19S调节颗粒的2.5 MDa复合物。核心颗粒是蛋白质降解的场所，而调节颗粒则负责识别泛素化底物并将其转运至核心颗粒。核心颗粒由α亚基和β亚基组成，按照α1-7β1-7β1-7α1-7的结构排列成四个堆叠的异七聚体环。调节颗粒则依赖ATP，并由17个亚基组成。在植物免疫反应中，26S蛋白酶体的多个亚基通过不同的机制参与免疫反应，如与病原体效应蛋白相互作用或影响病毒的运输。例如，在Nicotiana benthamiana中，20S蛋白酶体亚基β1、α3和α6的表达与系统获得性抗性（SAR）相关。在Arabidopsis thaliana中，蛋白酶体α5亚基PAE1与莴苣花叶病毒（LMV）的多功能辅助成分蛋白酶（HcPro）相互作用，而PAE1基因敲除的植株对LMV表现出更高的易感性。此外，病原细菌Xanthomonas的效应蛋白XopJ和HopZ4通过靶向调节颗粒中的AAA-ATP酶（RPT6）来抑制蛋白酶体活性，从而促进病原体的致病性。另一个例子是，19S调节亚基RPN9促进了多种病毒的系统性传播，其表达被抑制则会限制病毒感染。这些研究表明，不同的26S蛋白酶体亚基通过不同的途径参与植物免疫反应。

本研究中，我们观察到ToCV的CPm蛋白在植物中过表达会促进病毒感染。CPm与SlPAD1的相互作用会干扰SlPAD1与SlPA4之间的结合，从而影响26S蛋白酶体的功能，最终影响泛素化修饰蛋白的降解，促进病毒感染。此外，SlPAD1和SlPA4在增强植物对ToCV的抗性方面也表现出积极的作用。这一发现表明，ToCV的CPm蛋白通过干扰宿主蛋白酶体的功能来促进其感染，而SlPAD1和SlPA4则作为宿主防御机制的一部分，有助于抑制病毒感染。

在植物免疫反应中，26S蛋白酶体的各个亚基都可能参与不同的信号传导和防御机制。例如，SlPAD1作为26S蛋白酶体的核心亚基之一，能够与SlPA4相互作用，从而维持蛋白质的稳态。在本研究中，我们通过酵母双杂交（Y2H）筛选发现CPm能够与SlPAD1发生相互作用，并通过GST拉下实验和双分子荧光互补（BiFC）实验进一步验证了这一相互作用。这些实验结果表明，CPm和SlPAD1在细胞质中发生物理相互作用，支持它们可能在调控宿主-病原体相互作用方面发挥协同作用。此外，我们还发现，CPm能够竞争性地结合SlPAD1，从而干扰SlPAD1与SlPA4之间的相互作用。这种干扰导致26S蛋白酶体功能受损，进而影响泛素化修饰蛋白的降解，为病毒的增殖创造了有利的条件。我们还通过生物荧光互补实验和竞争性拉下实验验证了这一机制，并利用微尺度热泳（MST）实验定量评估了SlPAD1与SlPA4之间的结合亲和力，结果表明CPm能够以剂量依赖的方式干扰SlPAD1与SlPA4的结合。

为了进一步探讨SlPA4在植物免疫中的作用，我们通过在N. benthamiana中过表达SlPA4，观察其对ToCV感染的影响。结果表明，SlPA4的过表达显著抑制了ToCV的感染，而SlPA4的表达被抑制则会导致感染程度增加。这些结果表明，SlPA4在增强植物对ToCV的抗性方面具有重要作用。此外，我们还发现，SlPAD1和SlPA4的过表达能够部分恢复由CPm引起的蛋白酶体系统功能受损，这说明它们在维持蛋白质稳态和抑制病毒感染方面具有重要的功能。

在本研究中，我们还探讨了CPm如何通过干扰26S蛋白酶体功能来促进ToCV感染。这一过程涉及CPm与SlPAD1的相互作用，导致SlPAD1与SlPA4的结合被破坏，从而影响蛋白酶体的正常功能。通过一系列实验，包括Y2H筛选、BiFC实验、GST拉下实验以及MST实验，我们验证了CPm与SlPAD1的相互作用，并进一步确认了其对SlPAD1与SlPA4结合的干扰。这些实验结果表明，CPm通过竞争性结合SlPAD1，干扰其与SlPA4的正常相互作用，从而影响蛋白酶体的功能，进而促进病毒的感染。

此外，我们还发现，SlPAD1和SlPA4在植物免疫中具有重要的作用。它们不仅能够抑制ToCV的感染，还可能通过维持蛋白质稳态来增强植物的防御能力。这一发现为理解ToCV如何利用宿主蛋白酶体系统来促进感染提供了新的视角。同时，这也为开发针对ToCV的抗病毒策略提供了潜在的靶点。例如，通过增强SlPAD1或SlPA4的表达，可能能够有效抑制ToCV的感染，从而减少农业损失。

综上所述，本研究揭示了ToCV的CPm蛋白如何通过干扰宿主的26S蛋白酶体系统来促进病毒感染。这一过程涉及CPm与SlPAD1的相互作用，进而破坏SlPAD1与SlPA4之间的结合，影响蛋白酶体的正常功能。此外，SlPAD1和SlPA4在增强植物对ToCV的抗性方面也发挥了重要作用。这些发现不仅加深了我们对ToCV感染机制的理解，也为未来研究植物病毒与宿主蛋白酶体系统之间的相互作用提供了重要的理论依据和实验支持。