科学家揭示棉铃虫病毒抑制宿主黑化反应的新机制

棉铃虫病毒是控制棉铃虫危害的一种重要生物农药，它能够克服宿主的免疫系统，建立系统感染，最终杀死宿主昆虫。然而，棉铃虫病毒克服宿主免疫系统的机制尚不清楚，这制约了对其杀虫性能的进一步优化。

图：利用病毒对棉铃虫进行防控

黑化反应是昆虫一种独特而重要的天然免疫机制，由丝氨酸蛋白酶级联反应介导对酚氧化酶原的剪切，这个过程被丝氨酸蛋白酶抑制剂serpin所负调控。之前的研究显示，棉铃虫病毒感染全面抑制宿主免疫基因的表达（Xinget al.,MCP, 2017）。本研究通过蛋白质组学分析发现病毒感染抑制了棉铃虫黑化反应通路中多个丝氨酸蛋白酶的表达；而有意思的是，黑化反应通路中的两个负调控分子serpin-9和serpin-5的表达被上调，提示它们在病毒抑制宿主黑化反应中发挥重要作用。进一步生化实验和体内RNAi干扰实验揭示，serpin-9和serpin-5分别通过靶向丝氨酸蛋白酶cSP4和cSP6来阻断黑化反应通路的激活。综上所述，该研究揭示棉铃虫病毒通过“双重保险”的机制来抑制宿主的黑化反应：一方面整体性地抑制黑化反应通路中丝氨酸蛋白酶的表达水平，与此同时特异性“劫持”宿主的负调控因子，实现对黑化反应的全面抑制。

图：棉铃虫病毒抑制宿主黑化反应的分子机制

该研究显示棉铃虫体内存在复杂的黑化防御反应和调控方式，同时揭示了病毒抑制黑化反应的分子机制，增进了对病毒与昆虫互作关系的认识，为发展高效的病毒杀虫剂奠定了理论基础。

这一研究成果已经在PLoS Pathogens杂志上发表（Yuan et al., 2017, e1006645），中国科学院武汉病毒所的博士生袁传飞和中国科学院动物所的博士生邢龙生为该论文的共同第一作者，动物所农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室的邹振研究员和武汉病毒所病毒学国家重点实验室的胡志红研究员为该论文的共同通讯作者。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金创新群体项目、中国科学院前沿科学重点研究项目等的资助。

文章链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28953952