史无前例 | 4篇Science同时聚焦植物学免疫领域（值得收藏) 学术资讯

来源：iNature

近期，同时有4篇Science聚焦植物免疫学领域，这进一步推动了植物免疫学领域的进展。这4篇文章分别是：

植物和动物识别保守的鞭毛蛋白片段作为细菌入侵的标志。这些免疫原性激发子肽嵌入鞭毛蛋白聚合物中，并且在它们可以激活细胞表面受体之前需要水解释放。尽管了解了许多鞭毛蛋白信号传导，但对免疫原性片段的释放知之甚少。2019年4月12日，英国牛津大学Hoorn团队在 Science发表题为 “Glycosidase and glycan polymorphism control hydrolytic release of immunogenic flagellin peptides”的研究论文，该研究发现本氏烟草的植物分泌的β-半乳糖苷酶1（BGAL1）促进水解诱发剂的释放，并且只有当它们在鞭毛蛋白O-聚糖中携带末端修饰的噻吩胺（mVio）时才起到对致病性丁香假单胞菌菌株的免疫作用。在抗逆中，P.syringae pathovars通过使用BGAL1抗性O-聚糖或通过产生BGAL1抑制剂来逃避宿主免疫。鞭毛上的多态性聚糖对植物和动物致病菌是常见的，并且是宿主对细菌病原体免疫的重要决定因素；

在植物中，细胞表面免疫受体感知分子非自身特征。革兰氏阴性细菌脂多糖的脂质A被认为是非自我特征的。受体激酶LIPOOLIGOSACCHARIDE-SPECIFIC REDUCED ELICITATION（LORE）介导植物对假单胞菌和黄单胞菌的免疫应答，但不介导肠杆菌脂质A或脂多糖制剂。2019年4月12日，德国慕尼黑工业大学Stefanie Ranf团队在Science发表题为“Bacterial medium-chain 3-hydroxy fatty acid metabolites trigger immunity in Arabidopsis plants”的研究论文，该研究现证明合成和细菌脂多糖 - 共纯化的中链3-羟基脂肪酸（mc-3-OH-FA）代谢产物引起LORE依赖性免疫。 mc-3-OH-FAs以链长和羟基化特异性方式被感测，游离的（R）-3-羟基癸酸[（R）-3-OH-C10：0]代表最强的免疫激发子。相比之下，包含mc-3-OH-酰基结构单元但不含游离mc-3-OH-FAs（包括脂质A或脂多糖，鼠李糖脂，脂肽和酰基 - 高丝氨酸 - 内酯）的细菌化合物不会引发LORE依赖性响应。因此，植物感知低复杂性细菌代谢物以引发免疫反应。总之，植物和动物都可以通过细胞表面受体感知低复杂性的微生物代谢物来监测其微生物环境。

2019年4月4日，清华大学柴继杰课题组、中科院遗传发育所周俭民课题组和清华大学王宏伟课题联合同期背靠背发表两篇重量级Science文章，完成了植物NLR蛋白复合物的组装、结构和功能分析，揭示了NLR作用的关键分子机制，是植物免疫研究的里程碑事件。两篇文章分别是： "Ligand-triggered allosteric ADP release primes a plant NLR complex”的研究论文。该研究通过重建了拟南芥中NLB蛋白ZAR1-RKS1和ZAR1-RKS1-PBL2UMP复合物，并分别以3.7和4.3Å的分辨率确定了它们冷冻电子显微镜（cryo-EM）结构，揭示了ZAR1-RKS1识别PBL2UMP和PBL2UMP激活ZAR1的机制，为理解NLR蛋白提供了结构模板！（点击阅读）"Reconstitution and structure of a plant NLR resistosome conferring immunity”的研究论文。该研究重建了ZAR1-RKS1-PBL2UMP-dATP活性复合体，证明了其复合体在免疫激活过程中进行寡聚化，并揭示了其激活免疫反应的机制！这两项研究在植物免疫研究领域取得历史性的重大突破，填补了人们25年来对植物抗病蛋白认知的巨大空白，将为研究其它抗病蛋白提供范本。Science杂志同期发表评论文章，认为“首个抗病小体的发现，为植物如何控制细胞死亡和免疫提供了线索”“显著推进了人们对植物免疫机制的认识”“打开了多个开拓性研究方向”（点击阅读）。

免疫原性鞭毛蛋白片段是植物和动物中细菌入侵的标志。植物通过鞭毛蛋白敏感2（FLS2）识别鞭毛蛋白片段，FLS2是一种在被子植物中高度保守的模型受体激酶。然而，对于FLS2对鞭毛蛋白感知上游事件的了解甚少。由FLS2识别的鞭毛蛋白片段被埋藏在鞭毛蛋白聚合物结构中，并且在识别可能发生之前需要水解释放，但释放这些激发子的水解酶仍有待鉴定。揭示它们的身份是一项艰巨的任务，因为植物的细胞外空间（质外体）含有数百种无特征的糖苷酶和蛋白酶。

该研究发现本氏烟草的植物分泌的β-半乳糖苷酶1（BGAL1）促进水解诱发剂的释放，并且只有当它们在鞭毛蛋白O-聚糖中携带末端修饰的噻吩胺（mVio）时才起到对致病性丁香假单胞菌菌株的免疫作用。

在抗逆中，P.syringae pathovars通过使用BGAL1抗性O-聚糖或通过产生BGAL1抑制剂来逃避宿主免疫。鞭毛上的多态性聚糖对植物和动物致病菌是常见的，并且是宿主对细菌病原体免疫的重要决定因素。

参考信息：

https://science.sciencemag.org/content/364/6436/eaav0748

植物细胞表面模式识别受体感知特征性微生物或病原体相关分子模式（MAMP或PAMP）和宿主衍生的损伤相关模式（DAMP），并激活模式触发免疫。脂多糖是由脂质A，核心寡糖和O-多糖组成的糖脂，是大多数革兰氏阴性菌的主要外膜组分。在人类和哺乳动物中，脂质A引发炎症和甲状腺功能亢进，可能导致危及生命的败血症。脂多糖还在各种植物物种中引发防御反应。

该研究现证明合成和细菌脂多糖 - 共纯化的中链3-羟基脂肪酸（mc-3-OH-FA）代谢产物引起LORE依赖性免疫。 mc-3-OH-FAs以链长和羟基化特异性方式被感测，游离的（R）-3-羟基癸酸[（R）-3-OH-C10：0]代表最强的免疫激发子。相比之下，包含mc-3-OH-酰基结构单元但不含游离mc-3-OH-FAs（包括脂质A或脂多糖，鼠李糖脂，脂肽和酰基 - 高丝氨酸 - 内酯）的细菌化合物不会引发LORE依赖性响应。因此，植物感知低复杂性细菌代谢物以引发免疫反应。

人类，动物和真菌通过G蛋白偶联受体感知代谢物，包括各种羟基脂肪酸。在白细胞中表达的促炎性受体GPR84感知mc-FA及其2-或3-羟基化形式。除内源性代谢物外，GPR84还可以检测致病或共生细菌的mc-FAs和mc-2/3-OH-FA。因此，该研究发现来自某些细菌物种的脂多糖，鼠李糖脂和脂肽制剂可能含有游离的mc-3-OH-FAs与人类和哺乳动物的免疫研究相关。总之，植物和动物都可以通过细胞表面受体感知低复杂性的微生物代谢物来监测其微生物环境。

参考信息：

https://science.sciencemag.org/content/364/6436/178

来源：Plant_ihuman iNature

原文链接：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU3MTE3MjUyOA==&mid=2247500322&idx=5&sn=f1b76dd108c44b893abaa8d00f793332&chksm=fce6b1fdcb9138eb9d9a8fe6103018fdfbea8dadb6016b9c423d32fcc7617854348072180302&scene=27#wechat_redirect

电话：（010）86409582

邮箱：kejie@scimall.org.cn