Cell | 英国约翰英纳斯中心研究揭示微生物操纵植物变成“僵尸”的分子机制！
微生物有时以激烈的方式操纵它们赖以生存的生物体以满足它们的需要（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 ！Nature Plants | 荷兰瓦赫宁根大学揭示植物病原菌利用效应蛋白操纵宿主微生物组！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！）。当受到微生物的影响时，一些植物经历了非常广泛的变化，以至于它们被描述为"僵尸"。它们停止繁殖，只作为寄生病原体的栖息地和宿主。到目前为止，人们对这种情况是如何在分子和机制层面上发生的了解很少。
2021年9月18日，国际顶级学术期刊Cell发表了英国约翰英纳斯中心Saskia Hogenhout教授团队的最新相关研究成果，题为Parasitic modulation of host development by ubiquitin-independent protein degradation的研究论文，该研究确定了一种由植原体细菌产生的操纵分子能够劫持植物发育。当其进入植物体内时，这种蛋白会导致植物关键的生长调节蛋白被分解，从而引发不正常生长。
植原体细菌属于一组微生物，它们因能够重新规划其宿主植物的发育而臭名昭著。这组细菌通常引起树木中看到的“女巫的扫帚”结构，即过多的树枝紧紧地长在一起。这些丛生的枝条是植物陷入无性繁殖的“僵尸”状态的结果，无法繁殖，因此发展到“永远年轻”的状态。植原体细菌也能引起破坏性的作物病害，如紫苑黄化病，它在谷物和叶类作物如生菜、胡萝卜和谷物中都会造成重大的产量损失。植原体是一个壮观的例子，说明基因的影响范围可以超出生物体的范围，影响周围的环境。本研究为这种扩展表型背后的分子机制带来了新的启示，它可以帮助解决食品生产的一个主要问题。强调了一种有希望的策略，用于工程植物以实现作物对植原体的持久抗性水平。
本研究结果揭示了被称为SAP05的细菌蛋白是如何通过利用宿主自身的一些分子机制来操纵植物的。蛋白酶体通常会分解植物细胞内不再需要的蛋白质。SAP05劫持了这一过程，导致对调节生长和发育很重要的植物蛋白被有效地扔进了分子回收中心。没有这些蛋白质，植物的发育就会被重新编程，以利于细菌的生长，引发多个无性繁殖的茎和组织的生长，并暂停植物的老化。通过对模式植物拟南芥的遗传和生化实验，科研人员详细地揭示了SAP05的作用。
有趣的是，SAP05直接与植物发育蛋白和蛋白酶体结合。这种直接结合是一种新发现的降解蛋白质的方式。通常情况下，被蛋白酶体降解的蛋白质会事先被一种叫做泛素的分子标记，但这里的情况并非如此。被SAP05锁定的植物发育蛋白与动物中也发现的蛋白相似。科研人员很想知道SAP05是否因此也会影响到携带细菌的昆虫。他们发现，动物体内这些宿主蛋白的结构有足够的差异，它们不会与SAP05相互作用，因此它不会影响昆虫。然而，这项研究能够确定蛋白酶体单元中仅有两个氨基酸需要与SAP05相互作用。他们的研究表明，如果将植物蛋白换成昆虫蛋白中的两个氨基酸，它们就不会再被SAP05降解，从而防止“女巫扫帚”的异常生长。这一发现提供了在作物中调整这两种氨基酸的可能性，例如使用基因编辑技术，以提供对植原体和SAP05影响的持久复原力。
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