选择性自噬可精细调节植物的免疫反应，从而在病毒感染期间促进细胞存活

《SCIENCE》：Selective autophagy fine-tunes plant immunity to promote cell survival during viral infection

　　

编辑摘要

正链单链RNA病毒会劫持宿主的内膜进行复制。Clavel等人研究了模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）中的病毒感染情况，发现选择性自噬有助于受感染宿主细胞的存活。两种代谢酶——硝基化酶1（nitrilase 1）和肌苷一磷酸脱氢酶1（inosine monophosphate dehydrogenase 1）作为选择性自噬受体，参与宿主免疫调节因子EDS1的自噬降解过程。这项研究揭示了自噬如何调节防御反应，以维持病毒感染期间的宿主细胞完整性。——Unnati Sonawala和Madeleine Seale

结构化摘要

引言

正链单链RNA（+ssRNA）病毒通过重塑宿主的内膜和细胞器来组装病毒复制复合体（VRCs）。这种重塑会破坏细胞器的完整性，并产生与细胞质量控制和免疫信号传导相互作用的应激信号。选择性自噬是一种质量控制途径，它针对特定的受损或多余的细胞成分进行溶酶体或液泡降解，但系统性病毒感染如何触发选择性自噬以及它对疾病结果有何影响仍不清楚。

研究背景

我们研究了+ssRNA病毒感染如何诱导选择性自噬， cargo选择性是如何确定的，以及自噬是在限制病毒积累还是在系统性感染期间支持宿主适应性。我们用三种在不同细胞器上复制的+ssRNA病毒感染了拟南芥：芜菁皱缩病毒（TCV；线粒体）、芜菁黄斑病毒（TYMV；叶绿体）和芜菁花叶病毒（TuMV；内质网），并量化了症状、病毒基因组水平、病毒蛋白丰度和病毒颗粒的组装情况。为了识别与感染相关的选择性自噬受体（SARs），我们在感染期间进行了ATG8（自噬相关蛋白8）亲和纯化-质谱分析，并结合蛋白质组学、转录组学、成像和超微结构分析来确定候选受体和cargo。

结果

对于这三种病毒，核心自噬突变体表现出更严重的症状和自发性坏死，但病毒基因组积累、病毒蛋白丰度和病毒颗粒组装并未增加，表明自噬具有耐受功能。在针对线粒体的感染过程中，系统传播后自噬通量增加；VRC的形成与线粒体聚集和膜损伤同时发生；一种重塑线粒体的病毒蛋白的表达诱导了自噬。自噬未能显著清除VRCs或整个线粒体，但优先清除感染相关膜损伤后出现在细胞质中的线粒体基质蛋白。ATG8相互作用组学分析确定了两种保守的代谢酶——硝基化酶（NIT）和肌苷一磷酸脱氢酶（IMPDH）作为感染富集的、直接与ATG8相互作用的蛋白，并经历了自噬过程。NIT1形成了高聚体，其ATG8相互作用基序无法被访问；感染导致自噬突变体中低分子量NIT物种的积累，这与寡聚体向单体的转变一致，从而实现了条件性的ATG8结合和受体活性。在自噬缺陷的植物中，感染导致免疫相关蛋白的积累和类似免疫的转录程序增强。NIT和IMPDH与免疫调节因子EDS1（Enhanced Disease Susceptibility 1）相关。EDS1在感染期间表现出自噬通量，而四重氮突变体显示出EDS1周转延迟和感染相关的细胞死亡增加。最后，失去EDS1显著抑制了自噬缺陷引起的坏死表型。

结论

系统性+ssRNA病毒感染会激活一种选择性自噬途径，通过限制免疫相关的细胞死亡来促进宿主的耐受性。在这一途径中，NIT和IMPDH作为条件性的SARs，促进EDS1的自噬降解，将细胞器损伤与免疫稳态联系起来。这些发现表明，选择性自噬可以在感染期间调节免疫反应，并促使研究细胞器紊乱如何调节酶的寡聚状态和受体功能，以及相关机制是否在其他宿主-病原体系统中也存在。

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NIT选择性自噬途径保护植物细胞免受过度免疫信号传导和细胞死亡的影响。

TCV在线粒体膜上的复制会破坏这些膜，并将线粒体蛋白释放到细胞质中。这种干扰似乎通过一种尚未明确的修饰自我识别途径激活了细胞内免疫信号传导。病毒感染使代谢酶NIT1从寡聚体状态转变为单体，使其能够与ATG8和EDS1相互作用。然后NIT1和EDS1被招募到自噬体中并送入液泡进行降解。这种与NIT相关的选择性自噬途径有助于限制过度的EDS1依赖性防御和细胞死亡，从而在感染期间支持细胞存活。vRdRP：病毒RNA依赖的RNA聚合酶；FDSV：苯丙氨酸-天冬氨酸-丝氨酸-缬氨酸（ATG8相互作用基序）。

摘要

RNA病毒会劫持宿主的内膜来形成复制复合体，常常引发细胞应激和免疫反应。在这里，我们发现拟南芥会激活选择性自噬来应对针对线粒体、叶绿体和内质网的病毒。自噬不是降解病毒成分，而是选择性地清除免疫调节因子Enhanced Disease Susceptibility 1（EDS1）以防止细胞死亡。这种靶向机制由寡聚态的代谢酶介导，这些酶同时作为选择性自噬受体，将细胞器损伤与免疫稳态联系起来。我们的发现表明，选择性自噬是一种重要的免疫调节器，可以微调防御反应并保护细胞完整性，从而在病毒感染期间促进宿主存活。