Hello guest, Register  |  Sign In
Mol Plant | 南京农大植物病毒学团队揭示植物抗病基因对病原菌一种双重识别机制
at :2019/1/25 9:52:39    

近日,南京农业大学植物病毒学研究团队揭示了一种植物免疫受体蛋白对病原菌新的识别机制,研究发现在植物免疫系统监测病毒入侵时,植物免疫受体蛋白Sw-5b通过两步识别机制监测病毒入侵,精确识别和发动对病毒的国防战争,研究还发现该识别机制能显著增强寄主植物对病毒入侵的监测能力,该成果于近日发表在国际知名学术期刊Molecular Plant(IF: 9.326),原文题为“A Plant Immune Receptor Adopts a Two-Step Recognition Mechanism to Enhance Viral Effector Perception”。

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205219300103

 

植物存在与动物类似的先天免疫系统,该免疫系统能够准确识别病原菌并激活植物的防卫反应。植物免疫系统利用一类胞内免疫受体专门负责监测病原菌的入侵,当监测到病原菌入侵时,植物免疫受体就能够被激活并针对入侵的病原菌发动国防战争,因此这一类抗病基因在农业生产和作物抗病育种中发挥非常重要的作用。植物胞内免疫受体发动的战争是一场对入侵病原菌极其惨烈的战争,植物通过启动细胞程序化死亡来限制病原菌的侵染,一旦发动了战争,植物往往需要付出自身死亡的代价,因此对植物来说不能发动错误的战争。微生物可能有益也可能有害,植物免疫受体到底如何区分是敌是友,如何准确识别入侵的是真正的敌人,进而发动一场对病原菌精确的打击,这是植物免疫系统监测病原菌研究中的前沿科学问题

 

番茄斑萎病毒 (Tomato spotted wilt virus, TSWV) 可侵染1000多种植物,每年在全球范围内造成数十亿美元的经济损失,被列为10大最具危害性的植物病毒之一。来自茄科植物的免疫受体蛋白Sw-5b特异性监测番茄斑萎病毒编码的移动蛋白NSm并诱导寄主防御反应。研究团队前期的研究发现,Sw-5b 蛋白C末端NB-ARC-LRR结构域能够识别NSm并激发植物细胞的过敏性坏死反应(New Phytologist, 2016; Plant Cell, 2017),进一步分析发现Sw-5b及其同系物Mi-1.2、Hero、Rpi-blb2在蛋白N末端都含有一个额外的结构域,但该类受体蛋白额外的结构域在病原监测中发挥何种作用却并不清楚。

 

迄今为止,大多数植物NLR免疫受体蛋白都使用单一的感知功能域来识别病原效应蛋白。该研究报道Sw-5b免疫受体蛋白通过两个独立的感知功能域识别番茄斑萎病毒编码的效应蛋白NSm。除了之前报道的LRR结构域,该研究发现Sw-5b的N末端茄科结构域(SD)也与病毒效应蛋白NSm互作。Sw-5b SD作为额外的感知功能域特异性感知病毒的入侵,而NB-ARC-LRR则作为激活功能域起作用,并且NB-ARC-LRR也能特异性感知病毒的入侵。Sw-5b受体蛋白通过两步精确识别双重保障辨别病毒效应蛋白NSm,精准启动对病毒的防卫反应 (下图)。更为重要的是,当病毒效应蛋白NSm在低浓度时,NB-ARC-LRR不能有效对其监测,而Sw-5b SD能显著增强NB-ARC-LRR对低浓度的NSm的识别能力并促进其活化诱导强烈的防御反应。

 

Sw-5b受体蛋白通过两步精确识别双重保障辨别病毒效应蛋白NSm,精准启动对病毒的防卫反应。

 

Sw-5b N末端的SD结构域类似于一个‘吸铁石’一样的探测器,即使细胞中病毒的效应蛋白浓度很低,SD探测器也能够将它吸附过来,形成富集效应,然后再将富集起来的病毒效应分子传递给NB-ARC-LRR这个探测器和分子开关,分子开关进行第二次识别验证无误后才能启动植物的防御反应。综上所述,Sw-5b NLR免疫受体蛋白进化出了两个独立的感知域并采用两步识别机制来增强对病毒入侵的监测和精确启动防卫反应。

 

该论文第一署名单位为南京农业大学,植物保护学院师资博士后李佳为论文第一作者,陶小荣教授为通讯作者。南京农业大学章文华教授、朱敏副教授以及美国加州大学戴维斯分校的Savithramma P. Dinesh-Kumar教授参与了该项研究。

 

值得一提的是该研究是南农植物病毒学研究团队继发现Sw-5b激活和抑制受多重调控(New Phytologist, 2016)和揭示Sw-5b通过识别效应蛋白NSm中一段高度保守小肽介导对番茄斑萎病毒属病毒的广谱抗性机制(Plant Cell, 2017)之后取得的又一重要研究结果。项目得到了国家自然科学基金重点项目、中组部“万人计划”青年拔尖人才项目和江苏省特聘教授的资助。

 

扩展阅读:

VS好文推荐 | 植物和水生相关病毒系列 

Home |  Resources |  About Us |  Support |  Contact Us |  Privacy |  Powered by CanSpeed | 
Copyright © 2015 Virologica Sinica. All rights reserved