Nature Communications | 研究揭示细胞外ATP对植物甲羟戊酸途径的激活作用！

甲羟戊酸途径在动物和植物的多个细胞过程中发挥着关键作用。在植物中，该途径的产物影响生长和发育，以及对环境胁迫的反应。细胞表面定位的模式识别受体（PRRs）识别特征性的微生物或病原体相关分子模式（MAMPs或PAMPs）和宿主衍生的损伤相关模式（DAMPs），激活模式触发的免疫力，以应对入侵的病原体或害虫。细胞外ATP（eATP）在植物和动物中都被认为是一种DAMP，例如，它可以通过细胞损伤释放。植物中的第一个eATP受体P2K1与ATP和ADP结合，导致各种细胞变化，其中包括细胞质Ca²⁺水平的增加、活性氧（ROS）的产生和防御相关的转录反应。最近的研究已经开始解开植物中介导嘌呤信号的复杂信号事件，但进展仍处于早期阶段。

2022年1月22日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了美国密苏里大学Gary Stacey团队的最新相关研究成果，题为Activation of the plant mevalonate pathway by extracellular ATP的研究论文。

利用Ca²⁺成像技术对拟南芥进行正向遗传筛选，发现甲羟戊酸激酶（MVK）是植物嘌呤信号传导的一个重要组成部分。MVK与植物细胞外ATP（eATP）受体P2K1直接相互作用，并在eATP的作用下被P2K1磷酸化。MVK中P2K1介导的磷酸化位点的突变消除了ATP诱导的细胞质钙响应、MVK的酶活性，并抑制了病原体防御。这些数据表明，与质膜相关的P2K1通过对MVK的磷酸化直接影响植物细胞的代谢，MVK是甲羟戊酸途径中的一个关键酶。这些结果强调了嘌呤信号在植物中的重要性，以及eATP影响关键代谢物途径活性的能力，对植物代谢产生全面影响。

图1：mvk-1突变体对细胞外ATP的响应较低

图2：重组甲羟戊酸激酶（MVK）的酶学活性，以及反应产物的鉴定

图3：mvk-1突变体植物显示出戊醛酸-5-磷酸（MVP）水平降低

图4：mvk突变体在对各种核苷酸的钙反应方面表现出缺陷

图5：MVK在体内与P2K1相互作用

图6：P2K1在体外使MVK磷酸化

图7：P2K1介导的MVK在S329和T342的磷酸化在植物先天免疫中起着关键作用

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