负链RNA病毒基因组隐藏编码潜能的新发现:SYNV小开放阅读框的功能表征及其在病毒致病性中的调控作用

【字体: 时间:2025年07月02日 来源:Phytopathology Research 3.2

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  本研究针对负链RNA病毒(-ssRNA)基因组编码潜力未被充分探索的问题,聚焦莴苣黄网病毒(SYNV),通过生物信息学预测和实验验证首次鉴定出三个保守的小开放阅读框(sORFs A/B/C)。研究发现sORF B通过与基质蛋白(M)互作调控病毒早期感染,其突变体SYNV mB显著降低病毒RNA积累;sORF A与M/P蛋白互作可能参与病毒组装。该研究为-ssRNA病毒基因组编码策略提供新见解,发表于《Phytopathology Research》。

  

在病毒学领域,负链RNA病毒(-ssRNA)因其基因组被核衣壳蛋白紧密包裹的特性,长期被认为仅能通过转录产生的mRNA编码蛋白质。莴苣黄网病毒(SYNV)作为植物弹状病毒科的代表种,已知编码6个经典蛋白,但其13.7 kb基因组是否隐藏其他功能元件仍是未解之谜。随着近年来在正链RNA病毒中陆续发现反义链编码的小蛋白,中国科学院植物保护研究所与浙江大学联合团队提出大胆假设:SYNV的基因组RNA(gRNA)可能同样具有未被识别的编码潜力。

研究团队首先利用自主开发的ViralORFfinder软件对59种β弹状病毒亚科成员进行比对,在SYNV gRNA的L基因反义链上锁定三个高度保守的小开放阅读框(sORF A/B/C,长度分别为291/291/267 nt)。通过构建YFP融合蛋白,发现三者呈现独特的亚细胞分布:A和C在细胞膜和胞质呈点状分布,而B形成与核共定位的聚集体。Western blot显示这些蛋白呈现时间依赖性降解,暗示其可能参与动态调控过程。

为验证功能,研究人员构建了起始密码子突变体SYNV mB(AUG→AUA),发现突变体在本氏烟中症状减轻,20 dpi时病毒RNA积累量较野生型降低40%。更有趣的是,当通过PVX载体异源表达时,sORF A/B(非C)能显著增强PVX外壳蛋白(CP)积累并加剧花叶症状,表明其具有广谱的促病毒活性。通过双分子荧光互补(BiFC)和共免疫沉淀(Co-IP)技术,首次揭示A与基质蛋白(M)/磷酸蛋白(P)、B与M存在直接互作,这些互作主要发生在细胞核内,为阐明其分子机制提供线索。

关键技术包括:1) 跨物种保守性分析的生物信息学预测;2) RFP-H2B转基因本氏烟中的亚细胞定位观察;3) PVX重组载体系统评估异源表达效应;4) 酵母双杂交(Y2H)和BiFC筛选蛋白互作网络;5) 启动子突变体与野生型SYNV的致病性比较。

主要结果
Identification of additional conserved ORFs in the SYNV genome
通过全基因组比对发现sORF A在31/59种β弹状病毒中保守存在,B/C分别保守于17和10个物种,进化分析显示三者可能起源于古老的功能元件。

Subcellular localization and protein accumulation
YFP标记显示A/C定位于胞膜和胞质斑点结构,B形成核周大聚集体。Western blot证实三者均在24-48 hpi快速降解,提示可能存在翻译后调控。

SYNV B is required for optimal viral infection
SYNV mB突变体延迟发病5-7天,30 dpi时症状显著减轻,qRT-PCR显示病毒RNA减少2.5倍,证明B是早期感染的关键因子。

Interactions between A,B,and other SYNV-encoded viral proteins
BiFC和Co-IP证实A-M/P、B-M互作,互作位点均涉及核定位,暗示其可能调控病毒转录或核质运输过程。

结论与意义
该研究突破性地证实-ssRNA病毒基因组具有双向编码潜能,其中sORF B通过保守的AUG起始密码子翻译,其蛋白产物与病毒M蛋白互作来促进早期感染。这一发现革新了对弹状病毒基因组精简性的传统认知,为理解病毒"基因组压缩"策略提供新范式。从应用角度看,针对sORF B的特异干预可能成为控制SYNV传播的新靶点,而A/B蛋白的宿主互作网络研究将为开发广谱抗病毒策略开辟道路。论文同时提出前瞻性问题:gRNA sORFs是否通过"部分解旋"机制翻译?其降解是否与宿主防御系统相关?这些问题的探索将推动负链RNA病毒研究进入新阶段。

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