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                科学家发现植物“抗病小体”

                文章来源:遗传与发育生物学研究所   发布时间:2019-04-05  【字号:     】  

                  植物具有复杂、精细 调控的免疫系统,用于识别病原微生物、激活防←卫反应,从而保护@ 自己免受侵害。植物细胞内数目众多的抗病蛋他都不知道給誰用白,是监控病虫三十四名玄仙侵害的哨兵,也是动员植物防卫系统的指挥官。抗病蛋白被发现至今已有二☆十多年,但人们仍然不清楚它们的●工作原理。清华大学柴∏继杰团队、中国科学院遗传与发育生物学研究所周俭民团队和清华大学王宏伟团队最近的联合研目光炯炯究,在植物免疫研∮究领域取得重大突破。合作●团队发现由抗病蛋白组成的抗病○小体并解析其电镜结构,从而揭示了抗病蛋白管控和激活的核心嗤分子机制,为更平靜好利用抗病蛋白提供了新的可能。相关成果以两ζ篇长文(Research Article)形式,于45日发表在国际学术期刊《科学》(Science,Wang et al., 2019a, b)Science杂志同〓期发表了国际植物抗№病研究权威科学家Jeffery DanglJonathan Jones撰写只不過這一拳卻是和之前的题为High five: a pentangular plant inflammasome 的专文▓评述,高度评价这一〗成果。

                  抗病蛋白理论研究的一个巨大瓶颈々在于缺乏□蛋白质结构。这正是柴继杰团队2004年以来的主攻務必要做到百分百方向。抗病∮蛋白构成复杂、分子量大、构象多变,对解∞析其结构带来了极大困难。自从25年√前国际上首次鉴定到抗病蛋白以来,多个国际顶尖实验室均未能纯化出可供屠戮结构分析的全长抗病蛋白质。柴继心里倒是平靜了幾分杰团队近年在动物炎症小体结构研究中取得了而且這邊突破 (Hu et al., 2015; Yang et al., 2017)。由于炎症小体ω 的蛋白质与植物抗病蛋白∏具有诸多相似性,这些研究为解析植物抗病蛋白结构积累了宝贵经验。

                  周俭民团队和柴不由恭敬開口道继杰团队通过合作,早在2007-2008年提出力量了植物与病原细菌间攻防的“诱饵模型”并提供了初步☆证据(Xing et al., 2007, Xiang et al., 2008; Zhou and Chai, 2008)。周俭民团队通过对病原¤菌免疫逃逸分子机制和植□ 物免疫系统关键组分的解析,发现了多个支持“诱饵模型”的分子证正是那古怪据 (Zhang et al., 2010; Feng et al., 2012; Wang et al., 2015) 并在2012年和2015年的两※项工作中,发现了病原细菌和植物之间令人惊◥叹的攻防策略。病原细菌的一个致♀病蛋白AvrAC精准水元波眼中冷光爆閃破坏植物免疫系统中的关键组分,帮助细菌侵染植物道塵子寄主;而植物则利用ぷ特殊的“诱饵”蛋白,感知AvrAC的活动并将信◥息传递给植物抗病蛋白ZAR1,迅速激▆活免疫反应,清除细菌。两个团队多年的合作、经过长期积累形成的理论和实验体系,为后寶貝存在期进一步合作奠定了坚实基础。王宏伟团队长期致力于※冷冻电镜方法学的研▼究、提高和▃改善,对蛋白质的高分辨率冷冻电镜重构一直是该团队的研究焦点和特长,这为解析抗病蛋盯著無月白结构解析提供了强有力的技术支撑】。

                  在上述研究的↓基础上,三个团队进一步合↓作,以AvrACZAR1为体系研究植物抗病蛋白结构。经飛?速?中?文?網更多更好無錯全小說过多年协作攻关,成功地组装了』包含激活ZAR1的复合物 (抗病小体,resistosome)。结构研↘究发现,ZAR1AvrAC激活后,组①装成含三个亚基共15个蛋白的环状五聚体蛋白机器▲,形成抗病小体 (1)。通过何林欣喜笑道对静息态复合物的结构和功能解析,阐過了片刻之后明了抗病蛋白由静息状态,经过中间」状态,最终形成抗々病小体的生化过程。合作团队紧密结合结构、生化和功能跑研究,揭示了抗病十二倍防御加成小体工作机制。比如,抗病小体形成那就是請師父為不凡和唯唯主持一場大婚吧后直接在细胞质膜上发出自杀指令√,很可能是植物细胞死亡和免疫执№行者。该项工作填补『了人们25年来对抗病蛋白认知的巨大空白,为研究其它抗病蛋白提玄仙雙手捂著耳朵供了范本。研究还发现,植物抗病Ψ 小体的组装方式、结构ξ 与功能,与动物免疫中的炎症小体惊人地「相似,展现了在勢力不同生命形式中,进破盡天下一切迷陣和幻境化对免疫形成的力量。

                  Science杂志同期专文█评述中,国际植物抗病研究权看著墨麒麟威科学家Jeffery DanglJonathan Jones对这一成果给予卐高度评价:“首个抗病小体的发现,为植物如何控制细胞死何林亡和免疫提供了线索”。《植物学报》同时发表国际而老二和金烈之間著名植物抗病专家Xin Li(李昕)等人题为《开启防御之门★▽:植物抗病※小体》的专文竟然能接下我一棍评述,认为该项成果完成了植臉龐滿是寒霜物NLR蛋白复合物的组装代價、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

                  各竟然讓人感到一陣膽寒种农作物病虫害,严重威胁农业生产。为了减少损︻失,农业生产中不得不大ξ量施用化学农药,但这又对︾环境、人类健康▽和农业可持续发展带来了挑战。在保护作物的同时,减少化学他不由不暴露农药的施用,成为摆在农业生产者和科学家面∑前的一道难〓题。解决这一问题︼的关键,就存在于植物细胞中植物细胞内数目众多的抗病蛋白。这些蛋白发现病菌后,迅速启□ 动植物防卫反应,杀死病菌,从而保护植物免受侵害。利用抗病蛋白,发展新的病虫害防控手ㄨ段,将大大减時候少化学农药的施用。抗病蛋白高分辨度结构和作用机制你是說的解析,将为设计△抗广谱、持久的新型ζ 抗病蛋白,发展绿色㊣农业奠定核心理论基础

                  清华大学博士后、遗传发心中一動育所植物基因组玄仙学国家重点实验室访问研究人员王继◣纵、清华大学博士后王家★与遗传发育所植物基因组ω 学国家重点实验室博士生胡梅娟为其中一篇论就是我文的共同第一作者(Wang et al., 2019a);王继纵、胡梅娟和王家为另一篇把握了论文的共同第一作者(Wang et al., 2019b)。柴继杰、周俭民『与王宏伟为两篇论文的共同通讯作者。该项研究得到中科◤院B类先导专项作物病虫害的导向性防控-生物间信息流与行为操纵黑暗氣息和国家自然基金创新群体项王恒和董海濤一愣目“植物响○应生物胁迫的机理”等的支持。

                  论文信息:

                  Wang J#, Wang J#, Hu M#, Qi J, Wu S, Wang G, Han Z, Qi Y, Gao N, Wang HW*, Zhou JM*, Chai J* (2019a). Ligand-triggered allosteric ADP release primes a plant NLR complex. Science, vol: pages

                  Wang J#, Hu M#, Wang J#, Qi J, Han Z, Wang G, Qi Y, Wang HW*, Zhou JM*, Chai J* (2019b). Reconstitution and structure of a plant NLR resistosome conferring immunity. Science, vol: pages

                 

                五聚抗病◣小体结构。分别◢显示顶部()和侧面()视图。




                (责任编辑:叶瑞优)

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