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New Phytologist | 德国马克斯普朗克植物育种所柴继杰课题组综述植物防御中的结构生物学!

知今 Ad植物微生物 2022-11-03

近日,来自德国马克斯普朗克植物育种所(Display your talent!走进德国马克斯普朗克植物育种研究所!科隆大学柴继杰教授课题组在权威杂志New Phytologist发表了题为“Structural biology of plant defence”的综述,本综述总结了PRRs、NLRs和效应蛋白结构研究的最新进展,并讨论这些研究如何阐明这两类免疫受体的配体识别和激活机制,以及效应蛋白用于操纵植物免疫信号的多样化机制。




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植物利用先天免疫系统,通过两类免疫受体来区分自身和入侵者,一类是质膜上的免疫受体,另一类是细胞内的免疫受体。质膜上的免疫受体是模式识别受体(PRRs),可以感知病原菌相关分子模式(PAMPs)或宿主衍生的损伤相关分子模式(DAMPs),导致模式触发免疫(PTI)。特定病原菌能够通过分泌特异性效应物进入植物细胞,通过各种机制扰动PTI信号的不同成分,从而克服PTI。大多数来自细胞内的免疫受体是核苷酸结合的富含亮氨酸的重复受体(NLRs),它们特异性地识别病原菌分泌的效应蛋白来介导效应蛋白触发的免疫(ETI)。本综述将总结PRRs、NLRs和效应蛋白结构研究的最新进展,并讨论这些研究如何阐明这两类免疫受体的配体识别和激活机制,以及效应蛋白用于操纵植物免疫信号的多样化机制。


植物在质膜和细胞内部署免疫受体(图1)。在质膜上的前沿防线是由模式识别受体(PRRs)建立的,它可以识别PAMPs或DAMPs,导致PTI。病原菌效应蛋白操纵细胞内的植物免疫反应,有利于病原菌的适配。效应蛋白的功能是多样化的,因为它们需要拦截复杂的植物免疫系统,其中包括分支信号级联(英国约翰英纳斯中心:BABA vs ABA—植物防御启动中的战争!、转录重编程、活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)释放、钙涌入(Nature | 英国Sainsbury实验室重磅研究揭示植物气孔免疫机制!植物激素信号(Cell Reports | 生长素和SA信号通路之间的拮抗互作通过拟南芥的侧根调节细菌侵染!程序性细胞死亡(HR)(Cell | 专家点评:植物免疫期间如何不“殃及池鱼”?。在过去的几年里,我们对PTI和ETI信号及其受病原菌效应蛋白调控的理解取得了重大进展。



图1 植物免疫系统示意图

图2 植物模式识别受体(PRRs)介导的信号途径

图3 配体识别、受体激活和植物PRRs的负调控

图4 植物NLR激活的结构机制

图5 植物NLRs的分类

图6 病原菌效应蛋白与其底物结合的结构

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