Nature Communications | 研究揭示植物病原菌的木葡聚糖加工机制及其在毒力因子转录激活中的作用!

木葡聚糖(XyGs)包括一类高度复杂的多糖，存在于维管植物的初生细胞壁中，包括所有农业栽培品种。这些顽固的多糖与纤维素形成一个复杂的网络，对细胞壁的功能和结构至关重要，并作为物理屏障防止病原体的入侵和定殖（Science | 宾夕法尼亚州立大学Cosgrove/张素琳团队揭示植物表皮细胞壁的力学机制！PNAS | 英国约克大学利用多组学方法揭示真菌新的植物细胞壁降解酶活性！PNAS | 西班牙植物生物技术和基因组中心揭示拟南芥细胞壁组成决定抗病特异性和适应性！）。

XyGs在结构和化学上是多样的，由一个β-1,4-连接的葡聚糖骨架组成，上面装饰有α-1,6-木糖残基，根据植物组织层面的来源，可能有额外的修饰物，如D-半乳糖、L-岩藻糖和L-阿拉伯糖。这些多糖也可以被乙酰化，这种修饰已知会影响它们的理化特性和与其他细胞壁成分的相互作用。

为了应对XyGs，许多微生物，如腐生菌和人类肠道中的共生细菌，拥有由一组物理连接的基因编码酶组，称为XyG利用位点（XyGUL）。黄单胞菌属的植物病原体也包括一个预测可降解XyGs的基因簇（图1）。这些病原体表现出高度的组织和宿主特异性，定殖于400多种不同的单子叶和双子叶植物的叶肉或木质部导管，包括许多经济上重要的植物，如柑橘、棉花和玉米。无论生活方式和生态位特化如何，大多数黄单胞菌物种的基因组中都带有这种预测的XyGUL，表明该系统与这些细菌的相关性。然而，支撑XyG解聚的分子机制以及在黄单胞菌和其他植物病原体中的潜在生物作用至今仍未得到证实。

图1：黄单胞菌属的XyGUL保守性

近日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了巴西能源与材料国家研究中心（CNPEM）Mario T. Murakami和Priscila O. Giuseppe团队的最新相关研究成果，题为Xyloglucan processing machinery in Xanthomonas pathogens and its role in the transcriptional activation of virulence factors的研究论文。

在这篇文章中，科研人员揭示了多样化的、与经济相关的黄单胞菌被赋予了一种与致病机制有关的木葡聚糖解聚机制。以柑橘腐烂病原体为模式生物，科研人员表明该系统包括独特的糖苷水解酶、模块化的木葡聚糖乙酰酯酶和特定的膜转运蛋白，表明植物相关细菌采用与肠道共生细菌不同的分子策略来应对木葡聚糖。值得注意的是，该系统释放的糖分引起了几个关键毒力因子的表达，包括III型分泌系统，一个将效应蛋白递送到宿主细胞中的膜包埋装置。总之，这些发现揭示了黄单胞菌解聚木葡聚糖的复杂酶分子机制，并揭示了该系统在驱动致病机制的信号通路中的作用。

图2：黄单胞菌GH74内切-β-1,4-木葡聚糖酶中底物识别的结构决定因素

图3：一种独特的碳水化合物乙酰酯酶的类型

图4：黄单胞菌中XyGOs修饰的酶切作用的分子基础

图5：柑橘黄单胞菌中对XyGOs的转录反应

图6：XyG酶的分解和释放的产物在柑橘黄单胞菌的代谢和毒力中的作用

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