Nature Communications | 特拉维夫大学研究发现触发植物细胞死亡和防御反应的细胞质效应蛋白！

灰葡萄孢（Botrytis cinerea）是一种广谱宿主的死体营养型植物病原菌，其对全世界的农作物造成严重的损害。侵染过程包括以形成局部坏死性病斑为特征的早期阶段、病斑开始以越来越快的速度扩散的中间阶段以及病斑持续扩散的晚期阶段。从这些发现中得出的一个工作模型预测了在早期阶段会分泌细胞死亡的诱导因子，这些因子会促进死亡组织斑块的形成，而死斑是后续阶段的焦点。该模型得到了具有细胞死亡诱导活性的分泌蛋白的发现的支持，这些蛋白统称为坏死诱导蛋白（NIPs）。概括地说，所有NIPs可以分为两大类：缺乏已知结构域的蛋白质和也诱导植物细胞死亡的分泌酶。

2021年4月12日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了以色列特拉维夫大学Amir Sharon团队最新相关研究成果，题为The Botrytis cinerea Crh1 transglycosylase is a cytoplasmic effector triggering plant cell death and defense response的研究论文。

在寻找新的NIP时，研究人员分析了用灰葡萄孢的孢子悬浮液侵染后从豆叶收集的分泌组。BcCrh1是一种GH16转糖基酶，可诱导植物中的细胞死亡和防御反应。Crh（Congo red hypersensitivity）蛋白催化真菌细胞壁中几丁质和葡聚糖聚合物的交联。因此，与其他催化性NIPs不同，BcCrh1不参与植物细胞壁降解，而参与真菌细胞壁生物合成。在这篇文章中，研究人员显示来自植物病原真菌灰葡萄孢的BcCrh1蛋白充当细胞质效应因子和植物防御的诱导子。BcCrh1在腐生性生长过程中位于液泡和内质网中。但是，在植物感染后，该蛋白会积聚在侵染垫中。然后它被分泌到质外体并转移到植物细胞中，在那里诱导细胞死亡和防御反应。53个和35个氨基酸的两个区域分别足以吸收蛋白质和诱导细胞死亡。无法二聚化的BcCrh1突变体缺乏转糖基化活性，但仍能够诱导植物细胞死亡。此外，表达bccrh1基因的拟南芥株系表现出对灰葡萄孢的敏感性降低，表明BcCrh1蛋白在植物免疫中对这种死体营养型病原菌具有潜在用途。

图1：BcCrh1在植物细胞内的定位是诱导细胞死亡所必需的

图2：BcCrh1的35个氨基酸的延伸对于诱导植物细胞死亡是必要的和足够的

图3：蛋白质N'端的一段53个氨基酸介导了植物细胞对BcCrh1的吸收

图4：BcCrh1触发植物免疫应答并增强植物对葡萄孢属侵染的抵抗力

图5：腐生生长和宿主侵染期间BcCrh1的亚细胞定位

图6：MBcCrh1的过表达导致致病性和发育缺陷的降低

图7：MBcCrh1诱导的致病性和发育缺陷取决于表达水平

图8：BcCrh蛋白二聚化

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