研究发现双生病毒克服植物甲基化新机制

近日来自浙江大学生物技术研究所和美国俄亥俄州立大学的研究人员在新研究中发现了双生病毒克服植物甲基化修饰以及抑制转录水平基因沉默的新机制。相关研究论文发表在病毒学和病原生物学领域学术期刊《PloS Pathogens》（IF：9.079）上。浙江大学长江学者特聘教授周雪平和美国俄亥俄州立大学的David M. Bisaro教授为这篇文章的共同通讯作者。周雪平教授实验室的谢艳副教授和杨秀玲博士为该论文的共同第一作者。这一项目得到了国家基础研究计划（973）和国家自然科学基金重点项目的资助。双生病毒是植物病毒中唯一一类具有孪生颗粒形态的单链环状DNA病毒，可对番茄、棉花、木薯、豆类、小麦、玉米等多种重要经济作物上引起毁灭性的危害。全球50多个国家的经济作物均受到这一病毒的影响，而受到广泛关注。然而由于双生病毒病蔓延迅速，其控制存在很大的难度。 DNA甲基化是植物、动物以及真菌中比较保守的一类表观遗传修饰，在调控基因表达、基因组印记、X染色体失活、转录水平基因沉默(Transcriptional gene silencing, TGS)以及防御DNA病毒的侵染中发挥重要作用。植物可以通过DNA甲基化修饰及抑制TGS来抵御双生病毒的侵染，干扰病毒的复制和转录；而双生病毒需要逃脱植物的甲基化修饰及TGS才能致病，因此双生病毒克服植物甲基化修饰及TGS的机制一直是病毒学领域的研究热点。在这篇文章中，研究人员以伴随有卫星DNA的中国番茄黄曲叶病毒（TYLCCNV）为研究对象解析了病毒克服植物甲基化修饰及TGS反应的分子机制。该研究发现双生病毒TYLCCNV并不能有效的抑制甲基化或TGS，病毒基因组DNA在病毒侵染的植物中普遍发生甲基化，通过对病毒全基因组的甲基化水平测定，发现甲基化主要集中于病毒的启动子区；但当双生病毒TYLCCNV与病毒的卫星DNA共同侵染时，卫星DNA能够显著降低TYLCCNV全基因组的甲基化水平；卫星DNA能够有效抑制TGS，并使本氏烟中转录水平沉默的GFP转基因表达，而卫星DNA抑制TGS主要由其编码的βC1蛋白发挥作用；βC1还能回复TGS本氏烟中转录水平沉默的GFP转基因的表达，能够激活拟南芥中F-box等内源表观沉默位点的表达，并显著降低拟南芥基因组的甲基化水平。进一步的研究表明βC1能够在体内与甲基循环中的关键酶S-腺苷高半胍氨酸水解酶(SAHH)互作，βC1与SAHH互作后能够使SAHH的活性降低80%左右。SAHH是甲基循环过程中参与甲基化介导的TGS的核心组份，βC1通过与SAHH的互作来降低SAHH的活性，从而达到抑制甲基化和TGS的目的。该研究对诠释作物抵御双生病毒侵染及双生病毒逃避作物防御的分子机制具有重要意义，并为植物抗病毒提供了新理论和新策略。（来源：生物通何嫱）