水稻矮缩病毒介体传毒因子Pns10在决定介体传毒亲和性中的作用机制

Rice dwarf virus (RDV) causes serious rice dwarf disease in China. Recent study showing the model of RDV employing virus-packaging tubules encoded by non-structural protein Pns10 to break through insect transmission barriers to spread in vector leafhopper, confirms that Pns10 is a key protein responsible for viral spread. In this proposal, the target proteins of insect screened before is to be further identified, of which roles playing in virus spread in insect will be studied. Based on specific interaction study between Pns10 and target proteins from principal vector Nephotettix cincticeps, minor vectors Nephotettix nigropictus and Recilia dorsalis, the relationship between specific interaction and capability difference of virus breaking through infection barriers of different vector insects will be analyzed to explain the reason of virus transmission specificity. The results are to make clear the molecular mechanism of RDV efficient spread in vector, as well as interpret the mechanism of virus transmission specificity determined by transmission determinant Pns10.

水稻矮缩病毒（RDV）引起的水稻矮缩病是我国重要的水稻病毒病害。最新研究发现RDV利用非结构蛋白Pns10编码的包裹病毒的管状结构在介体叶蝉内扩散的模式，从而突破介体昆虫传播屏障，明确Pns10为负责介体传毒的关键因子。本研究以前期钓取的与RDV Pns10互作的介体候选靶蛋白为研究基础，鉴定与Pns10特异性互作的靶蛋白，研究其在病毒侵染介体中起的作用；从研究Pns10与主要介体黑尾叶蝉、次要介体二条黑尾叶蝉和电光叶蝉靶蛋白的特异性互作关系出发，分析该特异性互作与病毒突破不同介体侵染屏障能力差异的关系，进而解析病毒与不同传毒介体亲和性差异的原因。研究结果有望揭示RDV在介体内有效扩散的分子机理，解释Pns10蛋白在决定介体传毒亲和性识别中的作用机制。

水稻矮缩病毒 (Rice dwarf virus, RDV) 是引起水稻矮缩病的病原，由叶蝉以持久性增殖型方式传播。该病毒可利用非结构蛋白Pns10形成的管状结构包裹病毒，以穿越上皮细胞微绒毛的形式扩散到肠腔，进而侵染邻近的细胞或组织。或沿着肌动蛋白纤维组成的肌肉组织扩散到整个消化道系统。因此，包裹病毒的Pns10小管被RDV利用，通过基于actin的小管运动，突破介体昆虫的传播屏障，是病毒在介体内扩散的关键因子。在此基础上，本研究利用酵母双杂交系统，筛选到与Pns10互作的昆虫靶蛋白——原肌球调节蛋白Tmod和细胞质actin。通过双分子荧光互补、免疫共沉淀和GST-pull down等互作体系和技术，证实Tmod可与Pns10在体外或体内发生特异性互作，并且在培养细胞和虫体内正调控Pns10的表达。进一步研究证实Tmod通过与Pns10的互作，参与基于actin的小管运动，协助病毒扩散，最终促进病毒侵染。研究成果发表在《Scientific Reports》上，为植物呼肠孤病毒利用与actin相关的蛋白调控基于actin的小管运动，以促进病毒侵染提供直接证据。通过酵母双杂交和GST-pull down验证Pns10与不同叶蝉细胞质actin的互作，并比较病毒在不同叶蝉内的侵染和扩散差异，发现Pns10通过与介体黑尾叶蝉的中肠微绒毛的主要成分——细胞质actin发生特异性互作，穿过微绒毛，进行扩散；而不能与只获毒不传毒的电光叶蝉细胞质actin互作，从而不能穿过微绒毛，协助病毒扩散。证实Pns10与叶蝉细胞质actin的互作特异性在分子水平上影响了病毒在不同叶蝉体内的扩散能力，是RDV传毒介体专化性选择的内在机制。研究成果发表在《Journal of General Virology》，为持久性增殖型病毒与其传毒介体的专化性识别的分子机理研究提供依据。