科研成果

植物胞内免疫受体NLR（Nucleotide‐binding and Leucine‐rich Repeat，NLR）能够直接或间接识别病原菌分泌的效应子（effector），迅速启动效应子诱发的免疫反应（ETI），并引发病原菌侵染部位寄主细胞的死亡。前人研究已证实，激活的NLR具有诱导寄主细胞死亡的活性，而且NLR 的活性改变与其结构关系密切。然而，关于NLR活性改变的分子机制，目前研究得还不清楚。同时，由于NLR诱导的细胞死亡和抗病途径的很多组分没有鉴定出来，因此，这两种信号途径的关系还没有明确定论。小麦抗白粉病基因Pm21编码一个具有coiled-coil (CC) 结构域的NLR蛋白(CC-NLR)。然而，关于Pm21蛋白介导抗性的分子机制和细胞死亡活性的调节机制目前还不清楚。

         2020年5月18日，来自于4556银河国际线路测试与江苏大学的研究团队合作在SCI期刊《Molecular Plant Pathology》上在线发表了题为“Pm21 CC domain activity modulated by intramolecular interactions is implicated in cell death and disease resistance”的论文。该论文报道了小麦白粉病抗性蛋白Pm21 CC结构域的诱导细胞死亡活性受分子内不同结构域互作调节，鉴定了CC结构域中对细胞死亡、蛋白自激活和白粉病抗性具有重要作用的氨基酸位点，提出了Pm21调节的细胞死亡途径与白粉病抗性途径可能是两种独立的信号途径。

   在这篇论文中，研究人员发现在烟草中过表达Pm21的CC结构域能够诱导细胞死亡，而其他结构域以及含有CC的CC-NB、全长Pm21蛋白都不能诱导细胞死亡，表明CC结构域具有诱导细胞死亡的活性；全长Pm21蛋白在没有病原菌诱导时处于失活状态。作者进一步通过免疫共沉淀方法检测到CC结构域可以在体内自身互作，形成同源聚体。CC也可以NB和LRR结构域互作，而且NB和LRR也可以相互作用。作者认为，这种分子内不同结构域的互作抑制了CC的活性。作者还鉴定了Pm21蛋白的自激活位点D491，该位点突变后，Pm21蛋白变为组成型激活状态。而且，D491V调节的自激活依赖LRR结构域的参与。

   在之前的研究中，该团队发现CC结构域中某些氨基酸的突变导致Pm21抗性功能丧失。在该项研究中，作者检测了这些氨基酸位点的突变对细胞死亡活性的影响。结果发现，某些氨基酸突变影响了CC结构域的细胞死亡诱导活性。作者进一步将这些突变位点导入到自激活突变体中D491V中，发现其中两个氨基酸位点R73和E80的突变不影响CC结构域的细胞死亡活性，但抑制了D491V调节的全长蛋白的自激活。作者推测，这两个位点可能通过参与全长蛋白分子内结构域的互作来调节Pm21的活性。

综上，该研究初步揭示了Pm21 蛋白的CC结构域在细胞死亡活性方面的分子内调节机制，为研究植物NLR 调节的细胞死亡和抗病信号途径提供了新的线索，同时也扩宽了人们对NLR蛋白结构与功能之间关系的认识。

4556银河国际线路测试高安礼博士为论文第一作者，4556银河国际线路测试李锁平教授和江苏大学何华纲副教授为论文共同通讯作者，4556银河国际线路测试为论文第一署名单位。高安礼指导的本科生巩翼菲、姜源、董瑞翔参与了该项工作。相关研究得到国家自然科学基金-河南省联合基金、4556银河国际线路测试本科生导师制等项目资助。

《Molecular Plant Pathology》是分子植物病理学领域的国际权威期刊，为中科院JCR一区Top期刊，连续三年平均影响因子为4.6。

论文连接：https://bsppjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mpp.12943