近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所作物病原生物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)其他科研單位，首次發(fā)現(xiàn)植物病毒可以激活植物的DNA主動(dòng)去甲基化機(jī)制來(lái)逃逸植物DNA甲基化介導(dǎo)的防御反應(yīng)，相關(guān)研究結(jié)果在線發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）上。
據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所教授周雪平介紹，雙生病毒是一類單鏈環(huán)狀的DNA病毒，可侵染糧食、蔬菜等眾多重要作物，在全世界范圍內(nèi)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。雙生病毒和寄主植物之間存在著復(fù)雜的“進(jìn)攻-防御-反防御”關(guān)系，植物-病毒博弈主要圍繞著雙生病毒DNA甲基化和去甲基化展開(kāi)。這其中，雙生病毒通過(guò)抑制DNA甲基化途徑中的宿主蛋白或抑制甲基供體的產(chǎn)生以逃避甲基化已得到廣泛研究，然而DNA主動(dòng)去甲基化是否發(fā)揮功能，以及病毒能否直接利用主動(dòng)去甲基化通路來(lái)增強(qiáng)其侵染，則是未知的。
研究團(tuán)隊(duì)以中國(guó)番茄黃曲葉病毒及其伴隨衛(wèi)星DNA作為研究對(duì)象，研究了靶向調(diào)控DNA主動(dòng)去甲基化的過(guò)程。衛(wèi)星DNA會(huì)編碼一個(gè)被稱為βC1的蛋白，團(tuán)隊(duì)探究了βC1蛋白能否靶向調(diào)控負(fù)責(zé)DNA主動(dòng)去甲基化的DNA糖基化酶。發(fā)現(xiàn)βC1能夠與本氏煙的DNA糖基化酶相互作用，βC1第17位氨基酸Val的突變會(huì)破壞βC1與糖基化酶的相互作用，而且破壞其致病活性，導(dǎo)致感染的植物發(fā)病癥狀很輕微，病毒基因組甲基化水平高，說(shuō)明βC1與糖基化酶的相互作用對(duì)于衛(wèi)星病毒的致病性及病毒基因組去甲基化很重要。進(jìn)一步的體外生化實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)遺傳實(shí)驗(yàn)表明，βC1通過(guò)與DME相互作用，增強(qiáng)DME活性，降低病毒基因組甲基化水平，從而促進(jìn)病毒侵染。
DNA主動(dòng)去甲基化長(zhǎng)久以來(lái)被認(rèn)為調(diào)控植物內(nèi)源基因表達(dá)的重要機(jī)制，該研究首次揭示DNA主動(dòng)去甲基化可以靶向病毒基因組。通過(guò)激活去甲基化途徑影響宿主與病原物的甲基化是寄主-病原物互作中從未被發(fā)現(xiàn)的，因此揭示DNA主動(dòng)去甲基化途徑與雙生病毒的互作不僅為植物-病原互作開(kāi)啟了一個(gè)新的研究方向，也為病毒病害的防治提供了新的抗性策略。論文發(fā)表后，被《自然通訊》（Nature Communications）列為植物與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的精選論文。
該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。
