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【前沿】“植物大战病原菌”续集:病原菌的多功能“瑞士军刀”

2019-03-31 来源:植物保护学院 作者:叶文武 图片:

3月29日,《美国科学院院报》(PNAS,IF5=10.359)在线发表了我校作物疫病研究团队与复旦大学、加州大学河滨分校合作的题为“Structural analysis of Phytophthorasuppressor of RNA silencing 2 (PSR2) reveals a novel modular fold contributing to virulence”的研究论文,揭示了疫霉菌RxLR效应子这一超级“武器”家族的一种保守蛋白结构单元及其构造机制。

疫霉菌可引起马铃薯晚疫病与大豆疫病等上千种植物病害,它们分别拥有数百个RxLR效应子,是其致病的关键“武器”资源。作为一个核心的RxLR效应子,PSR2能够抑制植物secondarysiRNA介导的防卫反应。该研究发现,PsPSR2的功能域由7个LWY(或WY)模块串联而成;在构造上,每个模块尾部可形成一个“小钩”,插入到下一个模块前端形成的亮氨酸疏水“口袋”,维持蛋白的稳定构象。个别模块被删除后,PSR2的毒性功能丧失,表明LWY是RxLR效应子的基本功能单元。尽管RxLR效应子作为植物防卫的重要对象,因受到强烈的正向选择压力而在序列上“千变万化”,但在维持结构稳定的相关位点上,其氨基酸序列却十分保守。在五种疫霉菌中共鉴定了293个具有这种结构特点的RxLR效应子,且发现不同的LWY模块可进行重排组装,塑造了效应子像“瑞士军刀”一样的多面功能。

据叶文武副教授介绍,除了疫霉菌的RxLR效应子外,细菌的TAL效应子及植物的抗病蛋白、受体蛋白等,也都富含串联的蛋白结构单元,这种构造可能有利于蛋白功能的可塑性进化。我校作物疫病研究团队已先后发现了效应子的多种作用靶标及作用机制,该研究进一步揭示了效应子发挥“多面”功能的蛋白结构基础,对深入了解植物-病原的分子互作系统,进而设计病害防控新策略与新技术奠定了重要基础。

复旦大学何进秋博士、我校叶文武副教授和加州大学河滨分校Du SeokChoi博士为论文的共同第一作者,教授和复旦大学麻锦彪教授为论文的共同通讯作者,我校作物疫病研究团队的段姝屹博士、郭宝佃博士和王源超教授也参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金创新研究群体(31721004)等项目的资助。

原文链接:https://doi.org/10.1073/pnas.1819481116



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