Cell Host & Microbe | 背靠背！Jeff Dangl团队揭示拮抗多效性调节植物免疫的机制！

植物和动物的先天免疫系统在进化过程中，通过检测和响应"非自身"分子，如微生物相关分子模式（MAMPs），促进消灭入侵的微生物（Plant Cell | 西班牙马拉加大学揭示病原真菌利用几丁质酶活性的效应蛋白躲避植物防御反应！PNAS | 染色质磷酸化蛋白质组学揭示PAMP触发免疫中核定位蛋白AHL13的功能！New Phytologist | 德州农工大学揭示镰刀菌细胞壁提取物触发植物免疫反应的机制！Journal of Biological Chemistry | 深度解读植物免疫系统的分子基础！）。编码MAMPs的微生物基因具有适应性功能，在进化上是保守的，分布广泛的，对于机体核心功能是必不可少的。因此，当面对宿主免疫系统的活动时，这些基因的功能会对微生物的适应性产生相反的影响，它们通过激活免疫应答来促进微生物的消除，这一概念被称为拮抗基因多效性（AP）。当维持重要的MAMP编码蛋白功能的负压与介导逃避免疫系统检测的正压相反时，就会出现AP。尽管存在有益的突变，AP通过维持种群中的等位基因变异来抵消自然选择。然而，很少研究其对MAMP编码基因功能的影响。

2021年3月12日，国际权威学术期刊Cell Host & Microbe发表了奥地利科学院Gregor Mendel研究所（GMI）Youssef Belkhadir和北卡罗来纳大学教堂山分校Jeffery L. Dangl（近5年50篇高水平文章！Jeff Dangl院士团队在植物微生物互作领域取得重大进展！Science重磅 | 北卡教堂山分校和诺丁汉大学研究揭示微生物改变植物根系通透性！Nature | 重磅！Jeff Dangl团队揭示微生物组中的单一细菌属维持根的生长）以及Corbin D. Jones所领导团队的最新相关研究成果，题为Signatures of antagonistic pleiotropy in a bacterial flagellin epitope的研究论文。

AP在平衡MAMP编码基因的功能与其免疫原性之间发挥的作用尚不清楚。为了解决这个问题，科研人员专注于鞭毛蛋白的一个表位，该表位可以触发植物的抗菌免疫。鞭毛蛋白是保守的，因为它能促进运动。在这项研究中，科研人员解读了该鞭毛蛋白表位的免疫原性和运动性特征，并确定了驱动AP的氨基酸突变谱。科研人员发现两条合成的突变轨迹，破坏了植物鞭毛蛋白受体的检测活性。这些轨迹产生的表位具有拮抗活性或较弱的激动活性。最后，科研人员在天然假单胞菌中发现了这些轨道相互叠加的特征。

图1 flg22的深度突变扫描为细菌运动的关键氨基酸谱奠定了基础

图2 flg22的深度突变扫描确定了控制与FLS2相互作用的氨基酸库

图3 拮抗基因多效性限制了非免疫原性flg22表位的进化

图4 FLS2相互作用与激活的解偶联作为产生非免疫原性flg22表位的策略

图5 flg22信息片段中拮抗多效性的可调性影响FLS2-BAK1相互作用并提供宿主定殖的优势

图6 受体复合物形成的竞争性拮抗作用削弱了免疫力

图7 假单胞菌中拮抗表位功能的自然发生

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