Molecular Cell | 美国德州农工大学何平/单立波团队揭示植物免疫的蛋白质稳态机制！

植物已经进化出复杂的防御网络来应对微生物的攻击。植物免疫的第一层，称为模式触发免疫（PTI），通过模式识别受体（PRRs）识别病原体相关分子模式（PAMPs）、微生物相关分子模式（MAMPs）或损伤相关分子模式（DAMPs）而激活。植物PRRs是质膜驻留的受体样激酶（RLKs）和受体样蛋白（RLPs）。PRRs的激活触发了钙离子内流、活性氧（ROS）的迸发、受体类细胞质激酶（RLCKs）的激活、钙依赖蛋白激酶（CDPKs）和丝裂原激活蛋白激酶（MAPK）级联、转录重编程和胼胝质的沉积以加强细胞壁。

蛋白质的ADP-核糖基化是一种可逆的翻译后修饰，将ADP-核糖从NAD⁺转移到受体蛋白质上。聚ADP-核糖化（PARylation）由聚ADP-核糖聚合酶（PARPs）和聚ADP-核糖水解酶（PARGs）催化，后者可去除该修饰，调节各种细胞过程。然而，单ADP-核糖化（MARylation）的化学和生理功能仍然难以捉摸。

2021年9月29日，国际权威学术期刊Molecular Cell发表了美国德州农工大学何平/单立波（Nature Communications | 单立波/何平/侯书国团队揭示植物免疫反应新机制！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；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）团队的最新相关研究成果，题为Noncanonical mono(ADP-ribosyl)ation of zinc finger SZF proteins counteracts ubiquitination for protein homeostasis in plant immunity的研究论文。

在这篇文章中，科研人员报告了拟南芥锌指蛋白SZF1和SZF2，免疫基因表达的关键调控因子，被非典型的ADP-核糖基转移酶SRO2进行了单ADP-核糖化。免疫诱导通过与PARG1的解离促进SZF1/SZF2的单ADP-核糖化，PARG1在水解受体蛋白的聚ADP-核糖和单ADP-核糖方面有非常规的活性。单ADP-核糖化拮抗由含SH3域的蛋白SH3P1/SH3P2介导的SZF1多泛素化，从而稳定SZF1蛋白。科研人员的研究发现了一种介导免疫调节因子单ADP-核糖化的非典型ADP-核糖基化酶，并支持通过反调节ADP-核糖基化和多泛素化来维持蛋白质平衡的分子机制，以确保正确的免疫反应。

图1 PARG1与SZF1/SZF2相互作用并与SZF1共定位

图2 Flg22以PARG1依赖的方式诱导SZF1/SZF2的ADP-核糖基化

图3 SZF1在植物中经历了PARG1依赖性的单ADP-核糖化过程

图4 SRO2在Glu和Asp残基处使SZF1/SZF2发生单ADP-核糖化

图5 Flg22处理调控SH3P1依赖的SZF1稳定性

图6 SZF1单ADP-核糖化调节其泛素化和稳定性

图7 SZF1、SZF2和SRO2调节植物免疫

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