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Jonathan Jones 课题组点评:RNA剪接—新型的病原菌效应蛋白靶标

知今 Ad植物微生物 2022-11-03
近日,权威期刊Molecular Plant发表了英国的塞恩斯伯里实验室(Science is the lifestyle! 走进英国塞恩斯伯里实验室 (TSL)!)Jonathan Jones教授课题组点评文章,题为RNA Splicing: A Novel Pathogen Effector Target

由臭名昭著的卵菌Phytophthora infestans(晚疫病菌,分子植物病理学中的十大病原卵菌(值得收藏))引起的马铃薯晚疫病导致了19世纪40年代中期的爱尔兰饥荒。这种疾病仍然是马铃薯生产的一个挑战。效应蛋白帮助晚疫病菌感染其宿主植物,包括马铃薯和番茄。2004年夏天,在联合基因组研究所(JGI,加州核桃溪),一些植物病原菌研究人员聚集在一个"效应蛋白列表"上,通过对许多未发表的植物病原菌效应蛋白的氨基酸序列进行排列,发现它们都拥有保守的Arg-残基-Leu-Arg(RXLR)和Glu-Glu-Arg(EER)基团后信号肽。2009年,晚疫病菌菌株T30-4的基因组序列被公布,并预测出563个RXLR效应蛋白。此后,许多高通量的"效应蛋白组学"筛选策略被开发出来,并发现了一些新的效应蛋白,这些效应蛋白可以触发超敏反应(HR),或者作为细胞死亡抑制因子或RNA沉默抑制因子发挥作用。然而,大多数RXLR效应蛋白的功能仍然未知。


Huang等人为了深入了解病原菌侵染期间潜在的AS调控植物免疫力的机制,首先研究了番茄感染疫霉菌期间转录组的变化,并确定了2088个响应病原菌感染的选择性剪接基因。为了研究晚疫病菌如何操纵植物AS并鉴定特定的剪接调节效应蛋白(SRE),他们开发了一个替代剪接报告系统,在该系统中,将已知在病原菌侵袭时发生AS的蛋白激酶基因RLPK的交替拼接区与荧光素酶(LUC)基因融合,生成了稳定的35S-RLPK-LUC转基因Nicotiana benthamiana系。RLPK.1转录物产生功能性荧光素酶,但在替代性剪接时,RLPK.2携带一个过早的停止密码子,阻止荧光素酶的表达。利用这个系统,他们测试了87个来自晚疫病菌的RXLR效应蛋白,并确定了9个SRE。此外,他们发现这些SREs结合剪接因子来调控植物AS。具体来说,SRE3(Pi06094)可以与剪接因子U1-70k物理相互作用,促进晚疫病菌的毒力。

Huang等人开发的用于识别AS调节效应蛋白的多功能报告系统可应用于其他植物病原菌,并将加深我们对替代剪接如何操纵植物免疫的理解。值得注意的是,其中一个SREs(SRE4,PITG_07569)最近被报道为来自Solanum americanum的广谱R基因Rpi-amr1的Avr效应蛋白。研究这些SREs如何与其宿主靶标相互作用以调控AS,以及植物免疫受体如何识别它们以激活宿主免疫力,可能会带来新的疾病控制策略。


图1. 感染晚疫病的马铃薯田

参考文献

1. Govers F, Gijzen M. Phytophthora genomics: the plant destroyers' genome decoded. MPMI. 2006;19(12):1295-1301.  

2. Huang J, Lu X, Wu H, et al. Phytophthora effectors modulate genome-wide alternative splicing of host mRNAs to reprogram plant immunity. Molecular Plant. July 2020:1-46. doi:10.1016/j.molp.2020.07.007. 

3. Lin X, Song T, Fairhead S, et al. Identification of Avramr1 from Phytophthora infestans using long read and cDNA pathogen-enrichment sequencing (PenSeq). Molecular Plant Pathology. doi:10.1111/mpp.12987.  



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