煙粉蝨是世界性的農業害蟲，由其專性傳播的植物病害番茄黃化曲葉病毒（Tomato yellow leaf curl virus，TYLCV）每年造成農作物較大的經濟損失，尤其對番茄等蔬菜生產構成威脅。研究團隊前期發現，TYLCV能夠侵染煙粉蝨腦、眼、觸角等部位，透過免疫炎症受體NLR4和炎症因子Spaetzle 1&2激發Caspase依賴的凋亡性神經退行（eLife，2020）。同時，有研究表明，TYLCV能夠啟用煙粉蝨的細胞自噬，並造成一定程度的生理性損傷。然而，煙粉蝨這兩種胞內免疫是如何被蟲媒病毒啟用，又是如何透過相互協作營造與TYLCV長期共存的體內免疫穩態環境？相關機制尚不清楚。
2月11日，中國科學院動物研究所、中科院生物互作卓越創新中心研究員戈峰和孫玉誠帶領的團隊，在Nature Communications上，發表了題為PEBP balances apoptosis and autophagy in whitefly upon arbovirus infection的研究論文。該研究發現磷脂醯乙醇胺結合蛋白（Phosphatidylethanolamine-binding protein 4，PEBP4）是調節獲毒煙粉蝨胞內免疫穩態的關鍵分子。TYLCV衣殼蛋白CP在煙粉蝨中腸和唾液腺細胞的質膜上透過劫持PEBP4，同步啟用細胞凋亡與自噬作用，透過兩者相互拮抗形成中度免疫平衡，提高煙粉蝨與蟲媒病毒長期共存的免疫耐受，這是其高效傳毒的免疫基礎。
研究顯示，TYLCV衣殼蛋白CP能夠與PEBP4和MAPK途徑的Raf1產生非競爭性互作，形成CP-PEBP4-Raf1 triple complex，抑制了Raf1-MEK-ERK磷酸化，反向啟用細胞凋亡（圖1）；CP透過競爭性結合的方式破壞PEBP4與自噬相關蛋白ATG8的結合，促使ATG8解離、酯化並啟動細胞自噬（圖2），從而同步激發煙粉蝨的細胞凋亡和自噬作用。藥理學和遺傳學實驗表明，增強煙粉蝨胞內免疫能夠降低TYLCV病毒的載荷，而過度免疫的生理代償造成煙粉蝨適合度下降，不利於存活；反之，過低的免疫有利於胞內TYLCV病毒量積累，超過煙粉蝨的載荷耐受能力，也不利於存活。因此，只有自噬和凋亡同步發生所形成的胞內免疫穩態，才能提高煙粉蝨對TYLCV的免疫耐受，維持其與TYLCV長期共存、高效傳播且無明顯生理代償的能力（圖3）。
該研究首次闡明瞭煙粉蝨傳播TYLCV的胞內免疫基礎，揭示了煙粉蝨透過平衡其細胞凋亡與自噬作用的免疫穩態分子機制，推動了媒介昆蟲免疫耐受研究的發展。該研究在媒介生物學領域創新具有重要的理論意義，為控制煙粉蝨傳播病毒、保護蔬菜生產安全提供了新思路，具有重要的應用前景。
研究工作得到中科院戰略性先導科技專項（B類）培育專案等的支援。美國得克薩斯農工大學科研人員參與研究。
圖1.TYLCV衣殼蛋白透過劫持煙粉蝨PEBP4與Raf1互作
圖2.TYLCV衣殼蛋白與煙粉蝨ATG8競爭性結合PEBP4
圖3.自噬和凋亡的免疫穩態是煙粉蝨與TYLCV長期共存的基礎
來源：中國科學院動物研究所
