武汉病毒所等揭示棉铃虫病毒抑制宿主黑化反应新机制

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。在当前研究中，对棉铃虫病毒克服宿主免疫系统机制了解的缺乏，制约着对其杀虫性能的进一步优化。

黑化反应是昆虫一种独特的天然免疫机制，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。以往研究显示，棉铃虫病毒感染全面抑制宿主免疫基因的表达（Xing et al., MCP, 2017）。中国科学院武汉病毒研究所博士生袁传飞和动物研究所博士研究生邢龙生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；黑化反应通路中负调控分子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干扰实验显示，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。据此，研究者认为，棉铃虫病毒通过“双重保险”的机制来抑制宿主的黑化反应：在整体性地抑制黑化反应通路中丝氨酸蛋白酶表达水平的同时，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。该研究发现了棉铃虫体内存在复杂的黑化防御反应和调控方式，揭示了病毒抑制黑化反应的分子机制，为发展高效的病毒杀虫剂奠定了理论基础。

相关研究成果发表在PLoS Pathogens上。该研究得到了国家自然科学基金委员会创新研究群体科学基金，国家重点研发计划，中科院战略性先导科技专项、前沿科学重点研究项目的资助。

图1.利用病毒对棉铃虫进行防控

图2.棉铃虫病毒抑制宿主黑化反应的分子机制