除了环境改变带来的非生物胁迫, 植物还时常面临多种病原微生物引起的生物胁迫。为了抵御病原物的侵染, 植物进化出了复杂而精细的先天免疫系统。虽然植物先天免疫在抵御害虫、细菌和真菌等非病毒病原物方面的研究已经较为深入, 但是先天免疫是否在植物抗病毒，特别是MAPK信号途径在抵御正义链RNA病毒侵染中是否发挥作用，而病毒又如何反防御MAPK介导的抗病毒免疫，这方面的研究非常有限。

近日, Nature Communications在线发表了张永亮教授研究组题为“Coat proteins of necroviruses target 14-3-3a to subvert MAPKKKα-mediated antiviral immunity in plants”的研究论文, 揭示了MAPKKKα介导的植物免疫发挥抗病毒作用，而病毒编码的外壳蛋白 (CP) 通过靶向植物14-3-3a蛋白抑制MAPK通路从而削弱寄主的防御反应。

作者以甜菜黑色焦枯病毒 (Beet black scorch virus, BBSV) 为研究模式, 证实MAPKKKα在BBSV侵染过程中发挥抗病毒作用且BBSV侵染本生烟后可迅速激活MAPK级联通路。RNA-Seq分析暗示了MAPKKKα介导的抗病毒反应与一系列防御相关基因的表达密切相关。另一方面, 在病毒与宿主长期共存过程中，病毒也进化出相应的策略来防御寄主的免疫。BBSV编码的外壳蛋白 (CP) 可以抑制MAPKKKα 介导的坏死反应。但是CP并不直接靶向MAPKKKα, 以CP蛋白作为诱饵，通过Co-IP结合质谱鉴定，证实CP会与MAPKKKα的互作蛋白14-3-3a发生互作，14-3-3a在植物病毒侵染中的作用尚未有报道，该研究证实，与MAPKKKα类似，14-3-3a同样负调控BBSV的侵染，遗传实验证明14-3-3a对BBSV侵染的抑制依赖于MAPKKKα。将CP上与14-3-3a互作的关键氨基酸位点Y¹⁹⁴突变为丙氨酸后，CP则丧失了抑制MAPKKKα介导坏死反应的能力，说明CP抑制MAPKKKα介导的抗性反应依赖于其与14-3-3a的互作。

最后，体内、体外实验表明，BBSV侵染后大量表达出的CP会竞争性的干扰MAPKKKα和14-3-3a之间的相互作用 (图1a,b), 导致MAPKKKα被26S蛋白酶体依赖的方式所降解, 从而削弱了MAPKKKα介导的抗病毒反应，由此提出了BBSV CP抑制MAPKKKα介导的抗病毒免疫的作用模型 (图1c)。该研究有助于我们深入理解MAPK信号途径在病毒与宿主防御与反防御的长期“军备竞赛”中所发挥的作用。

图1. BBSV CP靶向14-3-3a-MAPKKKα功能模块抑制植物抗病毒免疫的作用模型

有意思的是，病毒蛋白通过靶向14-3-3逃逸寄主免疫反应在动物病毒侵染中也有报道¹，例如同属于黄病毒科的登革热病毒 (DENV) ²和寨卡病毒 (ZIKV)³。此外，CP对14-3-3a-MAPKKKα防御信号模块的靶向作用也存在于番茄丛矮病毒科 (Tombusviridae) 中的另外两种病毒中; 也有证据表明多种植物病毒的外壳蛋白CP中存在14-3-3蛋白结合基序⁴，这些研究结果暗示了病毒操控14-3-3-MAPKKK功能模块以对抗宿主免疫的机制可能广泛存在，这为抗病毒药物的开发以及抗病毒分子设计育种提供了新的参考。

已毕业的高宗玉博士为该论文第一作者, 张永亮教授为通讯作者, 李大伟教授和美国加州大学戴维斯分校Dinesh-Kumar教授参与了该项研究工作，工作也得到了浙江大学徐娟教授的宝贵建议，中国农大植物病毒研究团队的老师和同学提供了帮助，该研究得到国家自然科学基金的资助。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-28395-5

参考文献:

1. Liu, J., Cao, S., Ding, G., Wang, B., Li, Y., Zhao, Y., Shao, Q., Feng, J., Liu, S., Qin, L. & Xiao, Y. The role of 14-3-3 proteins in cell signalling pathways and virus infection. J. Cell. Mol. Med. 25, 4173-4182 (2021).

2. Chan, Y.K. & Gack, M.U. A phosphomimetic-based mechanism of dengue virus to antagonize innate immunity. Nat. Immunol. 17, 523-530 (2016).

3. Riedl, W., Acharya, D., Lee, J.H., Liu, G., Serman, T., Chiang, C., Chan, Y.K., Diamond, M.S. & Gack, M.U. Zika Virus NS3 Mimics a Cellular 14-3-3-Binding Motif to Antagonize RIG-I- and MDA5-Mediated Innate Immunity. Cell Host Microbe 26, 493-503 e496 (2019).

4. Navarro, J.A., Saiz‐Bonilla, M., Sanchez‐Navarro, J.A. & Pallas, V. The mitochondrial and chloroplast dual targeting of a multifunctional plant viral protein modulates chloroplast‐to‐nucleus communication, RNA silencing suppressor activity, encapsidation, pathogenesis and tissue tropism. Plant J. 108, 197-218 (2021).