泛素-蛋白酶体靶向RdDM通路介导水稻布尼亚病毒的致病机制

 福建农林大学吴建国教授课题组2020年6月1日，在Molecular Plant在线发表了“A Bunyavirus-Inducible Ubiquitin Ligase Targets RNA Polymerase IV for Degradation during Viral Pathogenesis in Rice”的研究论文。 该项研究首次揭示了布尼亚病毒科负义单链RNA病毒- 水稻草状矮化病毒（RGSV）编码的P3蛋白通过诱导一个E3泛素连接酶P3IP1 (P3-Inducible Protein 1) 靶向RdDM关键因子RNA聚合酶IV (Pol IV或NRPD1)并参与RGSV致病过程。该研究被选为封面论文，6月1日以“中国风”的封面形式发表，同年被评为“最美封面论文”。

图1.封面论文：采用中国古典神话《西游记》中的人物“小白龙-唐僧-悟空”，分别诠释“P3-E3-Pol IV”三者之间的调控关系，体现Pol IV（悟空）功能的多样性和重要性

 吴建国教授课题组通过遗传筛选发现RGSV编码的P3蛋白具有致病作用，P3转基因过表达水稻（P3 OE）表现出水稻植株明显矮化、分蘖增多和育性降低等类似病害症状的发育缺陷（图2），为揭示其致病机制，课题研究人员通过蛋白互作、免疫杂交等实验证明了RGSV P3能够促进依赖RdDM关键因子OsNRPD1a的降解过程。进一步研究表明，RGSV P3组织特异性地诱导了植物U-box类型E3连接酶P3IP1的高表达。体外泛素修饰实验、蛋白互作研究和烟草瞬时表达实验表明，P3IP1具有E3连接酶活性，能够通过与OsNRPD1a直接互作介导其降解。

图2. P3-P3IP1(E3)-Pol IV模块调控的RGSV致病新机制

吴建国教授课题组的这项研究证明了UPS参与负义单链RNA病毒在单子叶植物中的致病过程。同时，该研究也首次揭示了UPS可以调控RdDM这一重要的植物生物学过程。此外，该研究进一步丰富了水稻U-box类型E3连接酶的在调控植物生长发育和抗病过程中的生物学功能。以上关于布尼亚病毒RGSV致病机理的揭示，有助于进一步理解UPS介导的寄主与病毒互作过程和植物RdDM的调控机理，同时为抗病毒水稻分子育种提供了新的靶标。后续研究将进一步揭示P3介导的致病过程中UPS调控的RdDM途径下游基因在病毒与寄主互作中角色。