近日,浙江大學陳學新教授、王知知副研究員團隊在《PNAS》期刊上發表題為“Parasitic castration by a viral protein tyrosine phosphatase targeting the host cell cycle checkpoint protein Rad9A”的研究成果。浙江大學博士畢業生高宏帥博士(現為湖南農業大學植物保護學院青年教師)和博士生郭木娟為論文共同第一作者,浙江大學王知知副研究員和陳學新教授為通訊作者。
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以世界性十字花科害蟲小菜蛾Plutella xylostella及其優勢天敵菜蛾盤絨繭蜂Cotesia vestalis為研究系統,其中菜蛾盤絨繭蜂在寄生過程中,將攜帶的馴化內源病毒─菜蛾盤絨繭蜂病毒(CvBV)隨蜂卵注入寄主體內,隨后繭蜂病毒將其自身基因組整合到寄主基因組中并表達眾多基因,以操控寄主。
研究團隊發現,被寄生后的小菜蛾幼蟲精巢發育嚴重停滯,精巢細胞出現凋亡現象。組學分析與功能驗證表明,一個CvBV PTP蛋白,CvBV_22-9,在小菜蛾幼蟲精巢表達量持續升高且特異性富集,與精巢發育抑制與細胞凋亡表型顯著相關。通過酵母雙雜交篩選與免疫共沉淀驗證,研究團隊發現它能與寄主小菜蛾幼蟲的細胞周期檢查點蛋白PxRad9A結合。有趣的是,CvBV_22-9雖編碼蛋白酪氨酸磷酸酶結構域,但是并不改變其靶標蛋白Rad9A的磷酸化水平。這表明它并未發揮經典的酶催化活性,而可能以一種“假磷酸酶”的方式作用于靶蛋白,從而干擾靶蛋白的正常功能。重要的是,利用CRISPR-Cas9技術敲除小菜蛾Rad9A基因后,其純合缺失導致胚胎致死,而雜合突變體雄蟲則出現嚴重的精巢發育異常與精子死亡,導致完全不育。這一現象與其哺乳動物中Rad9A的功能報道高度一致,表明Rad9A在動物胚胎發育和雄性生育力具有保守且不可或缺的作用。進一步地,CvBV_22-9及其功能同源物在誘導草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda和黑腹果蠅Drosophila melanogaster發生寄生性去勢方面發揮了類似作用,表明病毒蛋白酪氨酸磷酸酶/宿主Rad9A這一誘導精巢凋亡的互作關系可能在昆蟲中具有進化保守性。
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