Plant Cell | 塞恩斯伯里实验室Kamoun团队揭示疫霉劫持植物细胞功能并操纵囊泡运输的机制 ！

病原菌通过将效应蛋白分泌到宿主组织中来调节植物细胞的结构和功能。效应蛋白通常通过与宿主分子缔合并调节其活性来发挥作用（PLOS PATHOGENS | 英国约克大学最新研究阐明卵菌效应蛋白致病机制！PLOS PATHOGENS | 美国加州大学戴维斯分校揭示卵菌Bremia的效应蛋白及表征！Nature Communications | 稻瘟病菌的细胞核效应蛋白通过转录重编程调控宿主免疫！PNAS | 三层防御与反防御！N-糖基化保护病原菌效应蛋白免受宿主蛋白酶的攻击！Nature子刊 | 最新研究揭示小麦赤霉病“罪魁祸首”—禾谷镰刀菌致病新机理！）。疫霉是一种霉菌性病原卵菌，众所周知，它是在1845年引发爱尔兰马铃薯饥荒而闻名的。大约两个世纪之后，科学家们仍在努力弄清这种生物如何使植物生病。全面了解效应生物学是回答这个问题的关键。

近日，权威学术期刊Plant Cell发表了英国东英吉利大学塞恩斯伯里实验室（Science is the lifestyle! 走进英国塞恩斯伯里实验室 (TSL)！）Sophien Kamoun教授团队（塞恩斯伯里实验室Sophien Kamoun课题组解读植物如何诱骗病原菌）最新相关研究成果，题为Host-interactor screens of Phytophthora infestans RXLR proteins reveal vesicle trafficking as a major effector-targeted process的研究论文。

本研究旨在确定马铃薯致病疫霉的RXLR类宿主易位效应蛋白所针对的宿主过程。效应蛋白是病原菌分泌的蛋白质，其作用是抑制植物的免疫系统或操纵某些细胞的功能。直到最近，大多数研究都集中在单个效应蛋白的靶向作用上，这些效应蛋白仅揭示了这些病原菌如何致病的某些线索。但是，随着测序技术和生物信息学的发展，科研人员现在能够扩展他们对病原菌效应蛋白如何影响整个植物细胞过程的看法。

通过使用免疫共沉淀和串联质谱，现在可以确定哪些效应蛋白与哪些植物蛋白相互作用。按照这一流程，塞恩斯伯里实验室的研究人员能够构建一个广泛的相互作用网络，将59个疫霉病菌RXLR效应蛋白与烟草的586种植物蛋白连接起来。使用基因本体分析对这些植物蛋白的功能进行进一步的研究，能够得出这些病原菌效应蛋白针对的植物过程。效应蛋白家族PexRD12/31被鉴定为针对宿主囊泡的行为和增殖。囊泡将有机化合物运送至植物细胞的不同部分，病原菌对这些化合物的操纵可能会增加宿主植物细胞中养分的提取能力。随后，使用高级显微镜直接观察到了这种操作，从而支持了这一假设。

图1. 疫霉RXLR效蛋白蛋白x烟草蛋白相互作用组的概述

图2. 相互作用组网络分析揭示了疫霉RXLR效应蛋白可能靶向的宿主生物过程

图3. 疫霉RXLR效应蛋白的PexRD12/31家族分为四个不同的类别

图4. 植物中的PeR 12/31效应蛋白与NbVAMP72x相关

图5. PexRD12/31效应蛋白积聚在宿主质膜上

图6. PexRD31积聚在RabC1阳性移动体上

图7. PexRD12/31效应蛋白聚集在吸器周围

图8. PexRD31增加了烟草细胞中FYVE标记的内体的数量

图9. FYVE标记的内体在疫霉定殖的叶细胞中聚集

这项研究不仅提供了关于疫霉病菌如何导致植物致病的引人入胜的见解，而且还验证了利用由蛋白质组学数据构建的相互作用基因组是如何精确定位效应蛋白家族与宿主过程之间关系的强大资源。这项研究只是探索相互作用组中相互作用本质的第一步，仍然有许多其它关系需要确定。开放源数据和促进全球合作对于回答基本的植物病理学问题至关重要。虽然明显的疫霉病菌能够重编程其宿主，但知道靶标是什么植物蛋白和过程只是故事的开始！思考像疫霉疫病菌这样的微生物如何破坏植物中存在的复杂防御系统并引起疾病，这真是令人难以置信。本研究报道的效应蛋白和植物蛋白的相互作用网络为全面研究感染过程和确定可以帮助保护植物的领域打开了大门。这项研究将成为更多令人振奋的研究项目的基础，这将有助于保护我们的食物来源。

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