病毒复制工厂组建机制研究获新进展

华南农业大学植物保护学院教授张彤/周国辉团队研究揭示了水稻条纹花叶病毒编码的P蛋白通过液-液相分离形成生物分子凝聚体，作为病毒复制工厂的核心支架；P蛋白凝聚体通过劫持宿主囊泡运输通路间接招募磷脂酰肌醇4-激酶（PI4K），驱动磷脂酰肌醇-4-磷酸（PI4P）在病毒复制工厂内原位合成；PI4P又能促进P蛋白凝聚体的形成，从而扩大病毒复制工厂并显著增强病毒复制效率。相关成果发表于《科学进展》（Science Advances）。

病毒复制工厂（亦称病毒包涵体或复制复合体）作为病毒生命周期中的核心功能单元，其形成标志着病毒成功劫持宿主细胞的关键转折点。该特殊结构通过重构宿主细胞骨架及内膜系统（涵盖蛋白质/脂质合成、能量代谢、信号转导等关键功能），整合病毒蛋白、宿主因子和遗传物质形成类细胞器微环境，成为病毒基因组复制、转录调控及衣壳组装的主要场所。研究发现，不少病毒通过劫持囊泡运输途径以及脂质代谢通路，精准调控病毒复制工厂的膜结构动态组装。然而，植物负链RNA病毒能否利用寄主细胞囊泡系统启动自身复制，以及其复制工厂动态组装的调控机制尚不明确。

该研究在国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助下，发现水稻条纹花叶病毒编码的P蛋白通过其内在无序区发生相分离，形成动态无膜凝聚体。该凝聚体高效招募病毒复制必需组分（N蛋白、L蛋白、病毒基因组RNA）。通过酵母筛库发现P蛋白能与外被体蛋白Ⅰ（COP I）囊泡运输通路关键调控因子OsARF1（ADP-ribosylation factor 1，ADP核糖基化因子1）互作，并在体内和体外均能通过其凝聚体直接招募OsARF1。利用过表达及基因编辑技术研究发现，水稻条纹花叶病毒复制依赖于OsARF1的活性。

进一步研究表明，P蛋白通过与OsARF1互作招募下游磷脂酰肌醇4-激酶β（OsPI4KB）参与病毒复制，且该招募能力受OsARF1活性调控。抑制OsPI4KB活性或敲除OsPI4KB均显著降低水稻条纹花叶病毒复制能力，磷脂酰肌醇4-磷酸（PI4P）水解酶gh1突变体则促进水稻条纹花叶病毒侵染，表明脂质PI4P能促进水稻条纹花叶病毒的侵染。蛋白-脂质实验证实P蛋白与PI4P直接结合，且PI4P在P蛋白形成的病毒复制工厂中大量富集，而体内外实验均表明PI4P促进P蛋白相分离形成凝聚体，解析了PI4P促进病毒复制工厂组装、加速病毒体内增殖积累的分子机制。

该研究结果也表明脂质可作为蛋白相变调节剂，植物脂质合成通路可能是作物抗病毒的潜在靶标。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.adx7905

图（左）健康细胞中，ARF1作为COP I小泡形成的关键因子，介导COP I运输途径在高尔基体/ERGIC（内质网-高尔基体中间体）运输，OsPI4KB被OsARF1招募到高尔基膜上，并在这些膜上催化PI4P的产生；图（右）RSMV侵染下，RSMV P蛋白通过劫持OsARF1，间接促进OsPI4KB招募到病毒复制位点形成脂质PI4P富集的微环境，同时P蛋白直接结合形成的脂质PI4P，加快P蛋白在细胞质中液-液相分离的形成，进而为RSMV提供更大的复制场所促进病毒RNA的合成。研究团队供图