在植物與病原菌的互作過程中，病原細(xì)菌通過分泌富含內(nèi)在無序區(qū)域（intrinsically disordered regions, IDRs）的Ⅲ型分泌系統(tǒng)效應(yīng)蛋白（type III secretion system effectors, T3Es）抑制宿主免疫防御。然而，具有高度構(gòu)象柔性的IDRs在T3Es抑制植物免疫中的作用尚不明確。
近日，新加坡南洋理工大學(xué)繆巖松教授課題組在Developmental Cell發(fā)表了題為Bacterial XopR Subverts RIN4 Complex-mediated Plant Immunity via Plasma Membrane-associated Percolation的研究論文，該研究闡明病原菌效應(yīng)蛋白XopR通過在細(xì)胞膜上的逾滲網(wǎng)絡(luò)化（percolation）演變來破環(huán)植物RIN4復(fù)合物凝聚體（condensation）物理特性，從而抑制植物免疫的分子機制。該文章闡述了一個全新的兩種復(fù)合物凝聚體動態(tài)組裝之間的交互方式。多價蛋白質(zhì)分子向網(wǎng)絡(luò)連接演變或向凝聚態(tài)演變決定于其cohesion-adhesion-association的平衡。病菌效應(yīng)蛋白XopR在植物二維質(zhì)膜 （plasma membrane，PM）上的演變從散點分布，膜吸附，到XopR-XopR之間在PM上多聚交聯(lián)，導(dǎo)致朝XopR向percolation網(wǎng)絡(luò)演變。同時，植物內(nèi)免疫控制中樞RIN4-RPM1復(fù)合體以納米尺度凝聚體出現(xiàn)。這兩種演變交互時，網(wǎng)絡(luò)化XopR逾滲RIN4- NLR (Nucleotide-binding leucine-rich repeat receptor) /RPM1復(fù)合物納米凝聚體，導(dǎo)致其內(nèi)部緊密交聯(lián)程度下降， RIN4的磷酸化水平降低，進而削弱了RIN4對免疫受體NLR/RPM1的特異激活。該工作首次在生物體里展現(xiàn)了percolation與condensation的交互如何影響生物分子生化活性和其關(guān)聯(lián)的生物學(xué)途徑。即兩種演變交互對RIN4蛋白質(zhì)磷酸化水平的變化及其關(guān)聯(lián)的植物免疫反應(yīng)強弱的影響。
該研究充分利用了交叉學(xué)科的優(yōu)勢把分子尺度演變到機體免疫活性進行跨多尺度機理鏈接。利用體內(nèi)全內(nèi)反射熒光顯微鏡(TIRFM)成像，體外支撐脂質(zhì)雙層(Supported Lipid Bilayer, SLB) 重構(gòu)，單分子成像（single molecule imaging）生物物理分析，計算機模擬 (coarse-grained modelling)，該研究發(fā)現(xiàn)XopR在納摩爾濃度范圍內(nèi)，通過局部聚類和網(wǎng)絡(luò)化連接，逐步演化成相互連接的逾滲網(wǎng)絡(luò)。展現(xiàn)了一種新的二維質(zhì)膜相變過程。進一步利用TurboID鄰近標(biāo)記技術(shù)，鑒定到了一個重要的植物效應(yīng)因子觸發(fā)的免疫反應(yīng) (effector-triggered immunity, ETI)調(diào)控蛋白RIN4。
RIN4 蛋白是植物免疫系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，作為一個 “guardee” 來通過不同機理調(diào)節(jié)倆個重要NLR蛋白RPS2和RPM1的激活【1-4】。我們通過體內(nèi)單分子追蹤和生理生化實驗發(fā)現(xiàn)XopR percolation 特異的影響AvrRpm1-RIN4-RPM1 的激活途徑中 而不是RPS2 途徑。因為RPS2 中涉及RIN4剪切，直接把RIN4相變的調(diào)控機理清除，不受XopR影響。而XopR可以滲透AvrRpm1-RIN4-RPM1-RIPK納米凝聚體來削弱起免疫響應(yīng)。
圖1 XopR通過逾滲網(wǎng)絡(luò)化來調(diào)節(jié)RIN4凝聚體功能工作模型
新加坡南洋理工大學(xué)生物科學(xué)學(xué)院繆巖松教授為論文通訊作者，博士后祝心路為第一作者。實驗室博士后王偉兵，賀丹霞，馬智明以及實驗室在讀博士研究生謝義，朱可欣，梁啟煜參與了該研究。加州大學(xué)伯克利分校化學(xué)學(xué)院的Jay T. Groves教授及實驗室博士后Simou Sun參與了該研究。新加坡南洋理工大學(xué)機械與宇航工程學(xué)院Changjin Huang教授及實驗室博士后Choon-Peng Chng參與了該研究。新加坡南洋理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院俞璟教授及博士研究生吳曦參與了該研究。華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院高彩吉教授及實驗室研究生鄭軒昂參與了該研究。新加坡南洋理工大學(xué)數(shù)理科學(xué)學(xué)院高煒博教授及新加坡南洋理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院Ali Miserez參與了該研究。該研究得到了新加坡教育部、新加坡國立研究基金會和新加坡衛(wèi)生部的支持。
參考文獻：
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論文鏈接：
https://authors.elsevier.com/a/1kpxd5Sx5g-YmK
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