生命科学学院李剑峰教授团队揭示植物免疫多肽Pep家族的加工成熟机制

来源：中山大学

 近日，我校生命科学学院李剑峰教授团队在Molecular Plant（IF＝10.8）在线发表了题为“Type-II metacaspases mediate the processing of plant elicitor peptides in Arabidopsis”的研究论文。该研究揭示了拟南芥II型metacaspase （MC）蛋白酶介导的PROPEP加工机制和免疫功能。生命科学学院博士后沈文忠和2017级硕士生刘玖尔为该论文的并列第一作者，李剑峰教授为通讯作者。

        和动物一样，植物也能够产生类似促炎性细胞因子（如白介素1β）的免疫多肽而激活免疫。以拟南芥Pep1 (plant elicitor peptide 1) 为代表的Pep多肽发现于2006年，是一类在植物中广泛存在的内源性免疫多肽，对应其前体蛋白PROPEP的C端肽段。外源施加的Pep，能够像细菌鞭毛激发子flg22多肽一样，被植物细胞膜上的免疫受体识别而激活植物对致病菌的抗性。意外的是，近年来Pep信号转导还被发现参与了植物的耐盐以及衰老等免疫之外的生理活动。然而，PROPEP究竟如何被加工成Pep一直是一个悬而未决的关键问题。

        今年3月22日，来自比利时的Simon Stael团队在Science在线发表了题为“Damage on plants activates Ca2+-dependent metacaspases for release of immunomodulatory peptides”的研究论文。该研究发现拟南芥细胞损伤能够引发胞内Ca2+浓度升高而导致蛋白酶metacaspase 4 （MC4）自激活，进而介导PROPEP1的加工。

        上述两项研究从不同角度几乎同时发现II型MC蛋白酶介导PROPEP1的加工机制，但Stael团队认为MC4是叶片中唯一介导PROPEP1加工的蛋白酶，而李剑峰团队发现包括MC4在内的多个II型MC家族蛋白酶在叶片PROPEP1的加工方面具有冗余功能。这两项研究为理解Pep信号转导在植物免疫以及其它生理活动中的功能及调控机制提供了新的认知。

MC蛋白酶参与的植物Pep1信号转导通路

        基于上述发现，目前可大致勾勒出MC蛋白酶参与的植物Pep1信号转导通路如上图所示：细菌鞭毛flg22通过受体FLS2/BAK1介导的信号转导激活PROPEP1表达，产生的PROPEP1前体定位于液胞膜表面。flg22 同时引起细胞内的Ca2+浓度升高，后者促进II型MC蛋白酶的自加工激活，进而可对PROPEP1进行加工。从液泡膜释放的Pep1进入细胞质，并通过未知的方式移动到细胞间隙，并被PEPR受体识别后激活或强化植物免疫。

        该研究获得广州市科研计划重点项目及国家自然科学基金的资助。

        论文链接：www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(19)30264-3