真菌激发子抑制玉米去乙酰化酶来逃脱植物的免疫反应
景杰编者按：
蛋白质赖氨酸的乙酰化修饰早在1968年就在组蛋白中被报道，但是非组蛋白赖氨酸的乙酰化修饰的发现要等到近30年后，由洛克菲勒大学Robert Roeder实验室证实，p53发生乙酰化修饰，最终对其活性进行调控【1】。
自此以后，非组蛋白的乙酰化修饰就开始吸引研究人员的注意，而如何去寻找发生乙酰化修饰的蛋白成为研究人员亟待解决的问题。直到2006年，就职于美国西南医学中心中心的赵英明教授（现为芝加哥大学教授），将抗体亲合层析和蛋白质质谱结合，利用高通量蛋白质组学，在人类HeLa细胞和小鼠肝脏线粒体中鉴定了近200个发生乙酰化修饰的蛋白【2】。参与该研究的还有加拿大Mcgill大学的Xiang-Jiao Yang教授。该研究极大地促进我们对蛋白质乙酰化修饰的了解，更重要的是在方法学证实，利用蛋白质组学研究蛋白质修饰的可行性。
近期，乙酰化修饰在植物中的重要功能也屡见报道。2017年底，南京农业大学谢彦杰教授、英国利兹大学Christine Foyer教授和景杰生物合作，在水稻叶片中鉴定到多达1024个乙酰化修饰蛋白。表明蛋白质乙酰化修饰从原核生物、植物和动物中高度保守，同时还发现乙酰化修饰和琥珀酰化修饰直接的互作，参与对氧化胁迫的响应【3】。
来自欧洲的研究者报道了应用蛋白质组学手段研究并寻找HDACs非组蛋白去乙酰化修饰底物的工作，并首次报道去乙酰化酶HDA14对叶绿体中光合作用中关键酶类的乙酰化水平调控作用。上述研究发表在著名的学术期刊Molecular Systems Biology【4】。
2018新年伊始，来自UCSD的美国科学院院士Steven P. Briggs教授在PNAS上发表了最新的植物乙酰化修饰组研究成果，发现植物致病真菌炭色孢腔菌（Cochliobolus carbonum）产生的HC-toxin（HCT）分子能够抑制宿主的本身激活的去乙酰化酶免疫应答机制，从而为真菌的侵染创造有利的环境【5】。景杰生物作为全球蛋白质及翻译后修饰的领跑者，可以为您提供一整套常规蛋白质组学及修饰组学研究的解决方案，同时还能为您提供高灵敏度的修饰类泛抗体，助力您的研究工作。
关键词：
HC-toxin，乙酰化修饰，病原体侵染，玉米，植物免疫应答
研究思路与结果：
乙酰化是发现最早的酰化修饰类型，在动植物体内都有广泛的存在和重要的调控功能。根据过去的报道，人们已知植物组蛋白乙酰化在其抗病过程中发挥重要作用，而且某些病原体能够直接编码一些乙酰转移酶来对抗宿主产生的这种防御机制。此外，宿主内源表达的乙酰化调节酶也可能受到病原体的影响，例如炭色孢腔菌能够产生一致被称为HC-toxin（HCT）的多肽类毒素，该毒素能够抑制宿主的多种去乙酰化酶，并影响组蛋白乙酰化修饰和部分基因的转录。然而，随着质谱技术的发展，人们越来越认识到非组蛋白乙酰化的广泛存在和重要意义，而HCT是否对非组蛋白也有影响，却一直是悬而未决的问题。
为了探究这个问题，作者设计了如下的乙酰化修饰组检测方案（图1）：一共分为四组，第一组是未处理的对照组，第二组使用HCT处理，第三组使用不产生HCT毒素的真菌侵染，第四组使用产生HCT毒素的真菌侵染。使用基于质谱的定量蛋白质组学方法，分别检测比较这四个组植株的蛋白表达差异和蛋白乙酰化修饰的差异。作者一共检测到3636个蛋白以及2791个乙酰化修饰位点。
图1. 蛋白质组和乙酰化修饰组检测实验策略和结果概览
通过质谱检测，作者发现了包括H4在内的多个组蛋白上的乙酰化修饰位点受到HCT的影响而出现上调，且该结果可以被WB实验所验证（图2A，B）。除了组蛋白以外，作者还发现诸多非组蛋白上的差异乙酰化修饰位点，并且所有这些乙酰化位点的差异呈现了“一边倒”的趋势：HCT处理导致的差异乙酰化位点绝大多数是上升的（图2C，D）。由此可见， HCT通过抑制HDAC的活性，最终既能够影响组蛋白的乙酰化修饰，也能够影响非组蛋白的乙酰化修饰。接下来，作者针对这些差异的乙酰化位点进行了GO注释分析，发现这些差异位点所在的蛋白广泛参与宿主的免疫反应及其相关的转录调控过程（图2E），这表明HCT导致的乙酰化水平升高可能抑制了宿主免疫过程，进而为真菌的侵染创造了有利条件。
图2. HCT处理导致的宿主蛋白乙酰化水平的改变
参考文献：
1. Wei Gu , Robert Roeder. Activation of p53 sequence-specific DNA binding by acetylation of the p53 C-terminal domain. Cell, 1997, 90(4): 595-606.
2. Sung Chan Kim, et al. Substrate and functional diversity of lysine acetylation revealed by a proteomics survey. Molecular Cell, 2006, 23(4): 607-618.
3. Heng Zhou, et al. Oxidative stress‐triggered interactions between the succinyl‐and acetyl‐proteomes of rice leaves. Plant, Cell & Environment, 2017.
4. Markus Hartl, et al. Lysine acetylome profiling uncovers novel histone deacetylase substrate proteins in Arabidopsis. Molecular Systems Biology, 2017, 13(10): 949.
5. Justin Walley, et al. Fungal-induced protein hyperacetylation in maize identified by acetylome profiling. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017.
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