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Nature Communications | 单立波/何平/侯书国团队揭示植物免疫反应新机制!

知今 Ad植物微生物 2022-11-03

无柄植物已经进化出大量细胞表面驻留受体蛋白来感知和响应发育及环境信号。许多受体是受体激酶 (RK),能够感知同源配体的胞外域、跨膜域和激活下游信号传导的细胞质激酶域。植物RK根据其细胞外结构域分为不同的亚科。富含亮氨酸的重复RKs(LRR-RKs)有几个到30多个胞外LRRs,代表了植物中最大的RKs亚家族。科研人员发现LRR-RKs可以感知植物生长激素油菜素内酯(BRs),各种参与植物生长、繁殖、细胞分化、免疫和其他方面的内源和外源肽配体,过氧化氢和醌。在接受配体后,LRR-RKs通常与体细胞发生受体样激酶 (SERK) 亚家族LRR-RKs异二聚化,例如,BRASSINOSTEROID INSENSITIVE1 (BRI1)-相关受体激酶1 (BAK1)/4SERK3和反式SERK3-受体和SERK辅助受体的细胞质激酶结构域之间的磷酸化,以及随后激活的细胞质信号事件(PNAS | 苏黎世大学Cyril Zipfel团队揭示启动植物先天免疫信号传递的机制!)。

2021年9月17日,国际权威学术期刊Nature Communications发表了美国德州农工大学何平/单立波(Plant Cell | 美国德州农工大学单立波团队揭示棉花防御病原菌的新机制Plant Cell | 美国德州农工大学单立波团队揭示棉花防御病原菌的新机制)和中国山东建筑大学侯书国团队与清华大学柴继杰(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!团队合作的最新相关研究成果,题为The Arabidopsis MIK2 receptor elicits immunity by sensing a conserved signature from phytocytokines and microbes的研究论文。



无柄植物编码大量小肽和细胞表面驻留受体激酶,其中大部分功能未知。本研究表明拟南芥受体激酶MALE DISCOVERER 1-INTERACTING RECEPTOR-LIKE KINASE 2 (MIK2) 识别来自十字花科植物的富含丝氨酸的内源性肽 (SCOOPs) 以及镰刀菌和丛毛单胞菌科细菌中存在的蛋白质的保守特征基序,并引发各种免疫反应。SCOOP特征肽以MIK2依赖性方式触发免疫反应和改变根系发育。SCOOP12在体内和体外直接结合MIK2的细胞外富含亮氨酸的重复结构域,表明MIK2是SCOOP肽的受体。SCOOP肽的感知诱导MIK2与辅助受体SOMATIC EMBRYOGENESIS RECEPTORKINASE 3 (SERK3) 和SERK4 的结合,并通过细胞溶质受体样激酶BOTRYTIS-INDUCED KINASE 1 (BIK1) 以及AVRPPHB SUSCEPTIBLE1 (PBS)-1传递信号。本研究确定了一种植物受体,它在通过会聚信号转导从植物细胞因子和微生物蛋白质中感知保守肽基序方面具有双重作用,以确保强大的免疫反应。


图 1:激活MIK2的胞质激酶结构域诱导SCOOP

图 2:SCOOP肽激活植物免疫反应

图 3:SCOOP触发的响应取决于MIK2

图 4:SCOOP12与MIK2结合

图 5:SCOOPs通过BIK1和PBL1诱导MIK2-BAK1/SERK4复合物形成和中继信号

图 6:镰刀菌SCOOP样肽激活MIK2依赖性免疫反应

 

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