我國首次發現雙生病毒逃逸DNA甲基化的新機制

近日，中國農業科學院植物保護研究所作物病原生物功能基因組研究創新團隊聯合國內其他科研單位，首次發現植物病毒可以激活植物的DNA主動去甲基化機制來逃逸植物DNA甲基化介導的防御反應，相關研究結果在線發表在《自然通訊》（Nature Communications）上。

據中國農業科學院植物保護研究所教授周雪平介紹，雙生病毒是一類單鏈環狀的DNA病毒，可侵染糧食、蔬菜等眾多重要作物，在全世界范圍內造成巨大經濟損失。雙生病毒和寄主植物之間存在著復雜的“進攻-防御-反防御”關系，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。這其中，雙生病毒通過抑制DNA甲基化途徑中的宿主蛋白或抑制甲基供體的產生以逃避甲基化已得到廣泛研究，然而DNA主動去甲基化是否發揮功能，以及病毒能否直接利用主動去甲基化通路來增強其侵染，則是未知的。

研究團隊以中國番茄黃曲葉病毒及其伴隨衛星DNA作為研究對象，研究了靶向調控DNA主動去甲基化的過程。衛星DNA會編碼一個被稱為βC1的蛋白，團隊探究了βC1蛋白能否靶向調控負責DNA主動去甲基化的DNA糖基化酶。發現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的突變會破壞βC1與糖基化酶的相互作用，而且破壞其致病活性，導致感染的植物發病癥狀很輕微，病毒基因組甲基化水平高，說明βC1與糖基化酶的相互作用對于衛星病毒的致病性及病毒基因組去甲基化很重要。進一步的體外生化實驗和體內遺傳實驗表明，βC1通過與DME相互作用，增強DME活性，降低病毒基因組甲基化水平，從而促進病毒侵染。

DNA主動去甲基化長久以來被認為調控植物內源基因表達的重要機制，該研究首次揭示DNA主動去甲基化可以靶向病毒基因組。通過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現的，因此揭示DNA主動去甲基化途徑與雙生病毒的互作不僅為植物-病原互作開啟了一個新的研究方向，也為病毒病害的防治提供了新的抗性策略。論文發表后，被《自然通訊》（Nature Communications）列為植物與農業領域的精選論文。