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NC | 福建农林大学魏太云团队报道水稻病毒和昆虫内共生病毒协同挟持昆虫精子特异蛋白实现高效垂直传播的机制

2023/3/14 10:46:30  阅读:116 发布者:

近日,福建农林大学魏太云研究团队在《Nature Communications》在线发表了题为“Arboviruses and symbiotic viruses cooperatively hijack insect sperm-specic proteins for paternal transmission”的研究论文。

论文发表截图

昆虫内共生病毒存在于昆虫宿主内,以垂直传播的方式从亲代传递至子代,说明病毒可以侵染昆虫的生殖细胞。昆虫内共生病毒一般以经雌虫的母本或经雄虫的父本垂直传播至昆虫子代,如膜翅目的Sigma病毒、柑橘木虱的柑橘呼肠孤病毒。垂直传播是昆虫内共生病毒在自然生境中长期存在的重要方式。但是目前昆虫内共生病毒是否利用昆虫精子实现经父本的垂直传播尚不明朗,其中的机理也有待研究。

造成全球人类健康和农业问题的虫媒病毒也可经雄虫的父本垂直传播,比如经雄蚊父本垂直传播的寨卡病毒。大量研究已经揭示病毒经雌虫的母本垂直传播的机制,但是精子如何介导病毒经雄虫的父本传播尚未广泛报道。鉴于精子的特殊结构,虫媒病毒不可损伤精子功能。此前我们报道过水稻瘤矮病毒(RGDV)以病毒附着在精子表面的方式,经雄虫父本垂直传播至昆虫子代,且不损害精子功能。在RGDV经雌虫母本垂直传播的过程中,RGDV可在卵母细胞内增殖造成病变,增加了昆虫后代的不适应性。相比之下,RGDV经雄虫的父本垂直传播对后代的适应性几乎无显著影响。因此,经雄虫的父本垂直传播在病毒-介体长期互作过程中可能已进化成为虫媒病毒偏好的垂直传播方式。

在上述研究背景下,魏太云率领团队发现一个电光叶蝉精子特异的丝氨酸蛋白酶抑制剂HongrES1介导了RGDV和新发现的电光叶蝉内共生病毒(RdFV)经雄虫的父本垂直传播。研究显示HongrES1介导了两种病毒粒体直接结合在精子表面,随后通过两种病毒外壳蛋白直接互作共同进入雄虫生殖系统,实现两种病毒协同经雄虫垂直传播。RGDV还可通过激活HongES1的表达,抑制酚氧化酶原转化成活化的酚氧化酶,诱导中度的抗病毒黑化反应。这种病毒经雄虫的父本垂直传播几乎不影响昆虫子代的适应性。研究结果为不同的病毒协同利用昆虫精子蛋白经雄虫的父本垂直传播且不影响精子功能的机制研究提供新的视角。

虫媒病毒RGDV和叶蝉内共生病毒(RdFV)利用精子蛋白HongrES1协同挟持精子蛋白实现经雄虫的父本垂直传播的模型图

福建农林大学媒介病毒研究中心的万佳佳硕士、梁启福博士和张若男博士生为论文共同第一作者,陈倩研究员和魏太云研究员为共同通讯作者,王惠副教授、贾东升副研究员等老师参与了本研究。

该研究得到了国家自然科学基金重点项目、面上项目和联合基金的资助。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36993-0

转自:“植物生物技术Pbj”微信公众号

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