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对NLR激活和导致防御的下游信号的细节进行深入研究

2021.6.09

　　大多数微生物对植物是无害的，因为植物受体检测宿主细胞内外的微生物干扰，以触发先天免疫反应，阻止入侵。具有中央核苷酸结合域的受体（称为NLR）是细胞内的分子开关，被感染的病原体激活（Nature | 重磅！中科院植生所辛秀芳团队揭示模式识别受体是NLR介导的植物免疫所必需的！Science | 清华大学和马普所重磅研究！植物免疫受体：一个巴掌拍不响！Science | 重磅！加州伯克利研究揭示植物抗病小体ROQ1识别病原菌效应蛋白新机制！Science | 专家点评：植物NLR免疫受体与植物防御反应！Annual Review of Plant Biology | 植物和动物细胞内守护者NLRs的比较概述！Nature Reviews Immunology | 重磅！Paul Schulze-Lefert综述NLR介导的植物免疫！）。对NLR激活和导致防御的下游信号的细节进行了深入研究，它们对全球食品安全有重要影响。

　　在双子叶植物中，如拟南芥、生菜和苹果，NLRs包含一个N端信号部分，与动物中的Toll和白细胞介素-1受体（TIR）结构域相似。植物TIR-NLRs可以作为病原体激活的NAD+水解低聚物，然后NAD酶的产物被认为可以释放免疫级联，阻止病原体生长。还有几个蛋白质使之发生。这些是进化保守的"辅助"NLRs和三个植物特异性脂肪酶类蛋白EDS1、SAG101和PAD4家族（称为EDS1家族）。最近的遗传学研究形成了某些辅助性NLR亚型和EDS1家族成员之间的硬线共同进化功能网络的想法。这个网络是如何在生化水平上组装的仍然不清楚。

　　为了回答这个问题，德国马克斯普朗克植物育种研究所的Jane Parker团队与英国塞恩斯伯里实验室Jonathan Jones团队合作。2021年6月7日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了他们的最新相关研究成果，题为Pathogen effector recognition-dependent association of NRG1 with EDS1 and SAG101 in TNL receptor immunity的研究论文。

　　他们发现一旦TIR-NLR受体被病原体分泌的蛋白质特异性激活，EDS1家族蛋白就会与辅助NLR相关联。EDS1家族异源二聚体和辅助性NLR之间的诱导性相互作用迅速而短暂地发生，但对于涉及局部宿主细胞死亡的有效免疫是至关重要的。通过测试一个衍生的辅助性NLR低聚物模型和EDS1家族晶体结构信息，科学家们确定了组装一个功能性免疫信号复合物所需的关键特征，在TIR-NLR激活的下游工作，并协调抗病原体的防御。根据科研人员最近的工作，由诱导的EDS1家族/辅助NLR复合体介导的一个预期的重要早期输出是钙（Ca2+）和电解质在宿主细胞膜上的移动，这刺激了有效的局部和全身免疫的防御措施。本研究所描述的工作为TIR-NLR受体对病原体感应的初始传递到病原体抵抗的调节执行提供了第一个生物化学基础。