辣椒脉黄病毒P4运动蛋白识别的寄主细胞胞间连丝受体鉴定及互作分子机制

Plant viruses usually encode movement protein to overcome the barrier of host cell plasmodesmata and infect adjacent cells, it is crucial step for plant viruses infecting host. Pepper vein yellows virus belongs to Polerovirus, which encodes movement protein P4. Our preliminary studies showed P4 protein specially recognized and located to the plasmodesmata. However, the receptors in plasmodesmata recognized by P4 protein, and recognition and interaction mechanism of P4 protein and receptors were still ambiguous. This project intends to use the integrated approaches of molecular biology, cell biology and biochemistry to isolate the receptors of P4 protein recognized, and reveal the interaction mechanism of P4 protein recognize the receptors, to understand the mechanism of cell-to-cell movement via plasmodesmata mediated by movement protein P4 of Pepper vein yellows virus. The scientific significance of this project will not only help to understand the mechanisms of cell-to-cell movement mediated by small molecular weight movement proteins of positive single strand RNA viruses, and also help to construct the theoretical model of cell-to-cell movement of plant viruses via plasmodesmata mediated by small molecular weight movement proteins.

植物病毒克服寄主细胞胞间连丝的限制，侵染邻近细胞的胞间运动，是植物病毒成功侵染寄主的最重要初始步骤。植物正单链RNA病毒编码运动蛋白，介导病毒的胞间运动。马铃薯卷叶病毒属辣椒脉黄病毒编码一个小分子量运动蛋白P4，介导病毒的胞间运动；然而，P4蛋白识别胞间连丝的分子机制，目前尚不明晰。申请者前期研究表明，辣椒脉黄病毒的运动蛋白P4，能够特异性识别并定位于寄主细胞的胞间连丝。在此基础上，本项目拟进一步鉴定P4蛋白识别的胞间连丝受体，并深入研究二者识别互作的分子机制。研究结果有望为揭示辣椒脉黄病毒P4蛋白介导病毒胞间运动的功能及其机理提供科学依据。也有助于认识正单链RNA病毒的小分子量移动蛋白介导病毒胞间运动的机理，以及为构建小分子量移动蛋白介导病毒胞间运动的理论模型提供理论基础。

采用功能互补的研究方法，研究辣椒脉黄病毒（Pepper vein yellows virus，PeVYV）编码的P4蛋白介导病毒运动的功能；以PeVYV全基因组侵染性克隆为骨架，构建了PeVYV P4基因缺失突变体，与瞬时表达P4基因，互补实验探究其是否恢复PeVYV P4基因缺失突变体的胞间运动。研究过程中，发现P4蛋白单独表达，大量定位于细胞核膜；而PeVYV侵染，P4蛋白大量定位于细胞胞间连丝。为解析产生该现象的原因，采用单因子排除法，研究发现PeVYV核酸和复制相关蛋白RTP共同促进P4蛋白由细胞核膜转移到细胞胞间连丝。P4蛋白的运动途径研究表明，P4蛋白通过细胞内质网运动到胞间连丝，从而介导病毒胞间运动。在研究PeVYV编码P4蛋白介导病毒胞间运动的过程中，构建了P4基因超表达转基因植株，温室种植过程中，发现转基因植株特别吸引传毒介体蚜虫。为解析该现象的机制，转录组高通量测序及分析结果表明，P4蛋白调控寄主苯丙氨酸合成途径，调控寄主挥发物合成；挥发物代谢组学，结合Y型管研究结果表明，挥发物植醋酸吸引传毒介体蚜虫，推导了P4基因调控寄主挥发物吸引传毒介体的模型。