研究揭示烟粉虱高效传毒的免疫稳态调控机制
2022/3/2 中科院之声

     烟粉虱是世界性的农业害虫，由其专性传播的植物病害番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl virus，TYLCV)每年造成农作物较大的经济损失，尤其对番茄等蔬菜生产构成威胁。研究团队前期发现，TYLCV能够侵染烟粉虱脑、眼、触角等部位，通过免疫炎症受体NLR4和炎症因子Spaetzle 1&2激发Caspase依赖的凋亡性神经退行(eLife，2020)。同时，有研究表明，TYLCV能够激活烟粉虱的细胞自噬，并造成一定程度的生理性损伤。然而，烟粉虱这两种胞内免疫是如何被虫媒病毒激活，又是如何通过相互协作营造与TYLCV长期共存的体内免疫稳态环境？相关机制尚不清楚。

     2月11日，中国科学院动物研究所、中科院生物互作卓越创新中心研究员戈峰和孙玉诚带领的团队，在Nature Communications上，发表了题为PEBP balances apoptosis and autophagy in whitefly upon arbovirus infection的研究论文。该研究发现磷脂酰乙醇胺结合蛋白(Phosphatidylethanolamine-binding protein 4，PEBP4)是调节获毒烟粉虱胞内免疫稳态的关键分子。TYLCV衣壳蛋白CP在烟粉虱中肠和唾液腺细胞的质膜上通过劫持PEBP4，同步激活细胞凋亡与自噬作用，通过两者相互拮抗形成中度免疫平衡，提高烟粉虱与虫媒病毒长期共存的免疫耐受，这是其高效传毒的免疫基础。

     研究显示，TYLCV衣壳蛋白CP能够与PEBP4和MAPK途径的Raf1产生非竞争性互作，形成CP-PEBP4-Raf1 triple complex，抑制了Raf1-MEK-ERK磷酸化，反向激活细胞凋亡(图1)；CP通过竞争性结合的方式破坏PEBP4与自噬相关蛋白ATG8的结合，促使ATG8解离、酯化并启动细胞自噬(图2)，从而同步激发烟粉虱的细胞凋亡和自噬作用。药理学和遗传学实验表明，增强烟粉虱胞内免疫能够降低TYLCV病毒的载荷，而过度免疫的生理代偿造成烟粉虱适合度下降，不利于存活；反之，过低的免疫有利于胞内TYLCV病毒量积累，超过烟粉虱的载荷耐受能力，也不利于存活。因此，只有自噬和凋亡同步发生所形成的胞内免疫稳态，才能提高烟粉虱对TYLCV的免疫耐受，维持其与TYLCV长期共存、高效传播且无明显生理代偿的能力(图3)。

     该研究首次阐明了烟粉虱传播TYLCV的胞内免疫基础，揭示了烟粉虱通过平衡其细胞凋亡与自噬作用的免疫稳态分子机制，推动了媒介昆虫免疫耐受研究的发展。该研究在媒介生物学领域创新具有重要的理论意义，为控制烟粉虱传播病毒、保护蔬菜生产安全提供了新思路，具有重要的应用前景。

     研究工作得到中科院战略性先导科技专项(B类)培育项目等的支持。美国得克萨斯农工大学科研人员参与研究。

    

     图1.TYLCV衣壳蛋白通过劫持烟粉虱PEBP4与Raf1互作

    

     图2.TYLCV衣壳蛋白与烟粉虱ATG8竞争性结合PEBP4

    

     图3.自噬和凋亡的免疫稳态是烟粉虱与TYLCV长期共存的基础

     来源：中国科学院动物研究所

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