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          「青蓮客戶文章」磷酸化檢測揭示植物免疫新機制

          2021-01-06 00:00:00
          「青蓮客戶文章」磷酸化檢測揭示植物免疫新機制
          詳細介紹:


          青蓮客戶又喜提高分文章啦! 2020年10月5日,中科院微生物研究所劉俊課題組在Molecular Plant雜志(IF:12.084)上在線發表了題為“A plant lectin receptor-like kinase phosphorylates the bacterial effector AvrPtoB to dampen its virulence in Arabidopsis”的研究論文。研究報道了擬南芥凝集素受體激酶LecRK-IX.2可以與丁香假單胞菌( Pseudomonas syringae )效應蛋白AvrPtoB相互作用并使其磷酸化,來削弱該效應蛋白的毒性,從而增強植物免疫。很榮幸,青蓮百奧技術支持了文章中磷酸化肽段的LC-MS/MS檢測工作。下面小編來給大家分享一下該文章。


          研究背景


          隨著植物不斷暴露于各種病原體中,在進化過程中獲得了一套有效的先天免疫系統以應對病原體的侵染。細胞膜上的模式識別受體(PRRs)可以識別病原體保守的特征物質,如細菌的鞭毛蛋白、伸長因子和真菌的幾丁質等,從而激活植物免疫。多種病原體可以分泌效應蛋白進入植物體內,干擾PRRs對病原體的識別或其介導的免疫激活通路,促進病菌致病性。效應蛋白通過多種方式干擾PRRs的功能,如阻止其磷酸化下游信號通路組分,或直接降解PRRs等。因此,病原體的效應蛋白的功能目前認為是主要干擾寄主抗性的。


          樣本選擇


          擬南芥Lecrk-IX.2和△avrPtoB突變菌株



          研究結果

          LecRK-IX.2可在S335位點磷酸化AvrPtoB

          研究人員采用LC-MS/MS技術對LecRK-IX.2磷酸化的AvrPtoB進行了分析。MS結果顯示,位于40個氨基酸的肽段中S335位點的磷酸化覆蓋了AvrPtoB磷酸化的 96%(圖1B),這表明AvrPtoB S335可能是LecRK-IX.2磷酸化的殘基。為了證實這一發現,研究人員使用AvrPtoBS335A作為LecRK-IX.2的底物進行了體外激酶測定(S335被取代為丙氨酸)。因為先前的研究顯示AvrPtoB T450被Pto和Fen磷酸化,所以該研究使用AvrPtoB T450A作為對照。研究發現,LecRK-IX.2可有效地磷酸化AvrPtoB,但無法磷酸化AvrPtoBS335A(圖1C)。值得注意的是,LecRK-IX.2仍可以將AvrPtoBT450A磷酸化。這些結果表明,LecRK-IX.2介導的AvrPtoB在S335位點的磷酸化是特異性的,并且S335是一個被宿主蛋白磷酸化的新位點。

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          圖1. LecRK-IX.2在S335位點磷酸化AvrPtoB




          S335位點的磷酸化可抑制AvrPtoB的毒性

          生化數據表明LecRK-IX.2使AvrPtoB磷酸化可能破壞其毒性。為了證實這一推測,研究人員首先檢查了AvrPtoB及其突變體的細菌分泌以及研究擬南芥中這些蛋白質的亞細胞定位。結果顯示在S335處AvrPtoB的磷酸化不干擾細菌分泌或其在植物中的亞細胞定位。進一步分析表明AvrPtoB的磷酸化削弱了其對擬南芥中PTI的抑制作用。最后研究人員評估了AvrPtoB磷酸化對植物細菌生長的影響。生長曲線分析顯示,Pst(?avrPtoB)和Pst(avrPtoBS335D)表現出相似的毒性。與PTI響應一致,Pst(avrPtoBS335D)感染產生的細菌滴度比Pst、Pst(avrPtoBWT)或Pst(avrPtoBS335A)感染產生的細菌滴度低得多。這些結果表明,在S335位點AvrPtoB的磷酸化減弱了其毒性。

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          圖2. S335位點AvrPtoB的磷酸化會削弱其毒性




          flg22可增強LecRK-IX.2對AvrPtoB的磷酸化

          該團隊先前報道了flg22可以在數小時內誘導LecRK-IX.2表達,而LecRKIX.2/IX.1參與flg22誘導的PTI。因此,假設flg22可以增強AvrPtoB磷酸化。為了證實該結果,研究人員首先檢查了flg22處理后AvrPtoB S335位點的磷酸化。不出所料,AvrPtoB S335位點在Col-0中被磷酸化,而flg22處理增加了磷酸化水平;但是,flg22誘導的AvrPtoB S335位點磷酸化很大程度上取決于LecRK-IX.2/IX.1。接下來,檢查了LecRK-IX.2對flg22處理的早期反應,發現flg22可能在幾分鐘內就上調了LecRK-IX.2的表達,表明LecRK-IX.2是PTI中的早期反應基因。

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          圖3. flg22通過LecRK-IX.2促進S335位點的AvrPtoB磷酸化




          結論

          總之,該研究揭示了一種新的機制,通過該機制,植物LecRK蛋白LecRK-IX.2在S335位點處磷酸化了細菌效應因子AvrPtoB,從而潛在地降低了其毒性。該策略可能被植物RLKs廣泛采用,在PTI響應過程中病原體效應因子會靶向該植物。這項工作實質上提高了我們對PTI激活的認識。此外該研究還注意到,存在去除植物中AvrPtoB S335位點磷酸化的機制。這可能是為什么植物中只有一定量的AvrPtoB被磷酸化的原因。結果表明,在病原體感染期間,AvrPtoB毒性僅部分降低。





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          植物凝集素受體樣激酶磷酸化細菌效應子AvrPtoB以抑制其在擬南芥中的毒性

          期刊名稱:Molecular Plant

          IF:12.084

          樣本選擇:擬南芥Lecrk-IX.2和△avrPtoB突變菌株

          技術策略:磷酸化位點鑒定(LC-MS/MS)



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