PNAS | 柴继杰团队合作研究揭示有害真菌躲避植物宿主识别并侵染作物的机制！

以下文章来源于Ad植物微生物 ，作者Yu Cao

许多谷类作物，如小麦和大麦，都会因侵染所谓的禾本科白粉病而遭受毁灭性真菌病害的侵袭。植物与白粉病之间的一个关键“战场”是植物免疫受体与病原体效应蛋白之间的相互作用。这些效应蛋白和免疫受体之间展开了一场分子“军备竞赛”，在这场竞赛中，真菌需要不断调整其效应蛋白，以避免被相适应的免疫受体识别并保持毒力。然而，这些数量众多的效应蛋白的结构和功能，对于单个真菌株系来说，可能多达数百种，仍未完全定性。

2023年7月31日，国际权威学术期刊《美国科学院院刊》（PNAS）发表了德国科隆马克斯-普朗克植物育种研究所（Display your talent！走进德国马克斯普朗克植物育种研究所！）所长Paul Schulze-Lefert（近5年37篇高水平文章！Paul Schulze-Lefert院士团队在先天免疫和植物菌群领域取得重大进展！）和中国杭州西湖大学/清华大学的柴继杰领导的团队的最新相关研究成果，题为Structural polymorphisms within a common powdery mildew effector scaffold as a driver of coevolution with cereal immune receptors的研究论文。该研究报告了来自不同亚科的几种白粉病效应蛋白的结构。这些结构显示了效应蛋白是如何通过一些局部变化采用共同的结构支架，从而躲避免疫受体的识别。

X射线晶体学是一种允许科学家根据电子密度推断分子中原子位置的技术，科研人员利用这种技术，从侵染大麦和小麦的两种不同白粉病菌中获得了五种不同效应蛋白的结构。令人吃惊的是，虽然这些效应蛋白在DNA序列水平上的相似性很低，但它们都被发现采用了一种共同的结构折叠，即与寄主相关的类RNase蛋白之后的RALPH。对这些结构的分析表明，它们确实与 RNase 蛋白类似，RNase 蛋白是与 RNA 分子结合并分解 RNA 分子的酶。然而，耐人寻味的是，这些效应蛋白并不具有任何 RNase 活性。相反，科研人员认为，这种共同折叠的 RALPH 框架可能对与侵染有关的关键过程非常重要，如组装成功能性效应蛋白和穿越生物膜的能力。RALPH 支架的局部结构变化可能解释了为什么效应蛋白可以与不同的宿主蛋白质结合，从而实现侵染。

有了对 RALPH 效应蛋白结构模板的了解，研究人员开始着手确定，他们是否能在效应蛋白分化导致免疫逃逸的情况下，设计出免疫受体与效应蛋白之间的识别系统。令人吃惊的是，他们发现六个氨基酸的置换就足以将一个序列分化的效应蛋白变成一个能被特定免疫受体识别的效应蛋白。通过对更多效应蛋白-受体配对的分析，科研人员得出结论：每种免疫受体都能检测到其相应效应物表面大体上不同的区块。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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