植物病毒病是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中僅次于真菌的第二大類世界性植物病害，其中番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt virus, TSWV)危害尤為嚴(yán)重。TSWV寄主范圍廣泛，涵蓋茄科、葫蘆科、豆科、葉菜類等重要作物，每年造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)十億美元以上。目前，TSWV在我國不同省份呈現(xiàn)出快速蔓延趨勢，給蔬菜產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)量和品質(zhì)造成嚴(yán)重威脅。然而，現(xiàn)有的抗植物病毒藥物種類有限，對該病毒難以達(dá)到有效防治效果。因此，創(chuàng)制新型高效、綠色友好且作用機(jī)制新穎的抗TSWV活性藥物分子具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
通過相分離形成的凝聚體在疾病發(fā)生和發(fā)展過程中扮演關(guān)鍵角色，如何有效調(diào)節(jié)致病蛋白凝聚體已成為在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域備受關(guān)注的防治策略。近年來，多種植物病毒(BYSMV、TYMaV、TBSV和CIRV等)編碼的蛋白被發(fā)現(xiàn)可以形成凝聚體，對病毒的復(fù)制、組裝和致病性至關(guān)重要。然而，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，凝聚體調(diào)節(jié)劑的研究仍處于起步階段，尚未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。
該研究通過合理設(shè)計(jì)合成了一系列潛在的凝聚體抑制劑，發(fā)現(xiàn)Z9通過直接靶向TSWV N蛋白，抑制病毒核糖核蛋白復(fù)合物的轉(zhuǎn)錄與復(fù)制，顯著降低病毒增殖。Z9可消除葉片細(xì)胞和原生質(zhì)體中的N蛋白凝聚體。為進(jìn)一步解析其作用機(jī)制，研究發(fā)現(xiàn)Z9主要作用于N蛋白的核酸結(jié)合區(qū)域，關(guān)鍵結(jié)合位點(diǎn)為R94和Y184。結(jié)合位點(diǎn)缺失顯著降低了N蛋白的RNA結(jié)合能力，導(dǎo)致突變體NR94A&Y184A難以在體內(nèi)外形成凝聚體，這種凝聚體的減少削弱了N蛋白的體內(nèi)穩(wěn)定性。研究最終證實(shí)，Z9通過干擾N蛋白與RNA的結(jié)合，誘導(dǎo)N蛋白降解，從而抑制病毒增殖。這項(xiàng)成果為植物病毒的防控提供了重要的理論依據(jù)和新策略。
圖為Z9有效抑制TSWV N與RNA共凝聚體的形成
文獻(xiàn)信息：
Ningning Zan, Jiao Li, Jiahui Yao, Shang Wu, Jianzhuan Li, Feifei Chen, Baoan Song, Runjiang Song. Rational design of phytovirucide inhibiting nucleocapsid protein aggregation in tomato spotted wilt virus. Nature Commun. 2025, 16, 2034. https://www.nature.com/articles/s41467-025-57281-z.
文章中擬南芥原生質(zhì)體的提取和轉(zhuǎn)化使用了RTU4072 植物原生質(zhì)體制備及轉(zhuǎn)化試劑盒。