发现第二种植物胞外ATP受体，揭示其在植物免疫中的作用

来源：BioArt植物

原标题：Plant Physiol：发现第二种植物胞外ATP受体，揭示其在植物免疫中的作用

ATP是所有生命体细胞能量的来源，在正常条件下，细胞可以将胞内ATP维持在mM水平而将胞外ATP（extracellular ATP，eATP）维持在nM水平。当感受到特定环境刺激时，ATP从胞内释放到胞外，作为重要的信号分子参与生物体的生长发育和应激反应【1】。

在哺乳动物中的研究表明，P2X (ion channels) 和P2Y (G-protein coupled) 受体作为嘌呤能受体（purinoreceptors），可以结合eATP并触发各种下游信号级联，从而在动物生命过程中发挥关键作用【2】。相比之下，植物体内缺乏典型的P2X和P2Y受体，但是仍然存在eATP信号介导的植物生长发育过程。2014年，美国University of Missouri的Gary Stacey课题组在Science发表论文，首次在植物中克隆到了eATP受体DORN1 (DOes not Response to Nucleotides 1，后命名为P2K1)，蛋白序列比对结果表明，P2K1蛋白为LecRK-1.9（L-type lectin receptor kinase I.9），并且在正常条件下具有较高的表达水平【3】。拟南芥LecRK蛋白家族包含45个成员，其中38个成员可以被分为9个进化枝。值得注意的是，多种LecRK家族成员被证明在植物的生物和非生物胁迫响应中发挥功能，如LecRK-V.2和LecRK-VII.1在调节气孔闭合中也起作用而P2K1通过茉莉酸介导的基因表达调控植物免疫【4】。但是除P2K1之外，目前尚不清楚 LecRK家族是否存在其他与eATP信号传导相关的特异性功能受体。

近日，Gary Stacey实验室又在Plant Physiology发表了一篇题为Arabidopsis Lectin Receptor Kinase P2K2 is a second plant receptor for extracellular ATP and contributes to innate immunity的研究论文，在拟南芥中鉴定了第二种eATP受体蛋白并对该受体蛋白的功能进行了解析。

该研究首先对LecRK进化枝I家族成员进行了功能筛选，发现LecRK-1.5（命名为P2K2）可以部分恢复p2k1-3突变体响应eATP添加的Ca2+[cyt]反应，并且P2K2的功能丧失降低了Ca2+[cyt]反应，这表明P2K2可以作为第二个拟南芥eATP的受体发挥作用。进一步的研究发现，P2K2与P2K1具有74％的氨基酸相似性，并且P2K2与ATP的特异性结合能力高于P2K1。

此外，P2K2是一种活性激酶，并且与P2K1一样具有自磷酸化和反磷酸化其他蛋白质的能力。该研究还发现，P2K1和P2K2可以相互作用并交叉磷酸化，而这种关联可以被eATP增强。最后，该研究表明P2K1和P2K2受体均在植物免疫中发挥关键作用（p2k1 p2k2双突变体植物对丁香假单胞菌的易感性更强），并且表现出一定程度的功能冗余。

P2K2 plays a critical role in plant resistance to P. syringae DC3000

总之，该研究在拟南芥中鉴定出第二个eATP结合受体并鉴定了其在植物免疫中的关键作用，并指出未来对eATP调控植物生长发育的研究应重视对其他LecRKs的研究。

原文链接：

http://www.plantphysiol.org/content/early/2020/04/28/pp.19.01265