南京农业大学“杰青”团队取得植物病毒研究方面的重要突破

植物病毒自一个多世纪前被首次发现以来,已经成为威胁全球农业生产的重大病原体,每年引发的经济损失超过600亿美元。

近日，南京农业大学植物保护学院陶小荣教授团队联合中国科学院生物物理研究所王祥喜研究员团队，在国际植物学顶级期刊《Nature Plants》发表了一项突破性的研究成果，该研究中他们首次解析了番茄斑萎病毒(TSWV)的RNA复制酶全长三维结构，为开发新的抗病毒农药提供了新思路。这项历时六年的研究解决了植物病毒学领域内复制酶结构解析的重大挑战，揭示了复制酶激活及其双靶点抑制的分子机制，让人们首次清楚地看到了植物病毒遗传物质复制机器的真实面貌。值得注意的是,此前陶小荣团队在国际顶级学术期刊《Nature》发表了相关研究论文，这些成果加深了我们理解植物免疫和病毒之间的“军备竞赛”机制。

研究人员通过优化核酸序列、探索促溶标签以及筛选不同的表达系统等手段，最终利用昆虫Hi-five细胞成功纯化获得了高纯度的毫克级TSWV RNA复制酶全长蛋白样品，克服了这一庞大蛋白(330kDa)的表达难题。借助冷冻电镜技术,团队捕捉到了复制酶未结合底物时的失活态、结合病毒RNA后的激活态及结合抗病毒药物后的抑制态结构特征,绘制出首个完整的植物病毒复制酶三维图谱。

此外，该研究还发现了TSWV RNA复制酶催化中心的一个高度保守的新基序I，并指出核苷类药物利巴韦林及其代谢产物能通过双重靶点抑制机制阻止病毒在植物中的复制。这不仅填补了植物病毒复制酶结构生物学的空白,也为未来植物病毒农药及人类和动物分节段负链RNA病毒抑制剂的研发提供了重要的靶点。目前,该研究成果已申请专利,研究团队正基于结构信息和关键靶点建立小分子化合物筛选平台,与多家国内单位合作进行进一步的研发工作。