?生命學院齊天從課題組合作揭示凝聚體調控氣孔免疫的分子機制
清華新聞網11月21日電 氣孔（stomata）是植物葉片表皮成對保衛細胞及空腔組成的開孔結構。多種致病細菌和真菌通過氣孔入侵植物引發嚴重的植物病害，保衛細胞則會感知病原菌信號，關閉氣孔以限制病原菌入侵，該過程被稱為氣孔免疫（stomatal immunity），構成植物有效阻止病原菌入侵的首要防線。解析氣孔免疫的分子機制對于防治植物病害具有重要意義。植物細胞存在液-液相分離驅動形成的生物分子凝聚體，在植物生長發育和環境適應中發揮重要作用。然而，領域內對于是否存在保衛細胞特異凝聚體調控氣孔免疫及其分子機制尚不清楚。
11月13日，清華大學生命學院齊天從副教授課題組與合作者在《自然·植物》（Nature Plants）發表題為“病原體誘導的保衛細胞SAIR1凝聚體通過翻譯調控以介導免疫”（Pathogen-induced condensation of the guard cell RNA-binding protein SAIR1 fine-tunes translation for immunity）的研究論文，首次揭示了保衛細胞特異凝聚體調控氣孔免疫的分子機制。
圖1.SAIR1正調控氣孔免疫
為鑒定保衛細胞特異的相分離蛋白，研究團隊首先通過b-isox小分子篩選，結合保衛細胞蛋白質組學數據，篩選到一個在保衛細胞中高表達的RNA結合蛋白，將其命名為SAIR1（stomatal immune RNA-binding protein 1）。研究表明，SAIR1偏好在保衛細胞中表達，正調控氣孔免疫。
圖2.SAIR1受病原菌誘導在保衛細胞中形成凝聚體
研究發現，在病原信號誘導后，SAIR1經由液-液相分離特異地在保衛細胞中形成凝聚體，該過程對于氣孔免疫至關重要。進一步研究發現，病原菌激活的MAPK級聯信號通路MPK3/MPK6能直接磷酸化SAIR1促進其相分離，引發氣孔關閉。
隨后，研究人員綜合利用RIP-seq、RNA-FISH、Ribo-seq等技術發現保衛細胞SAIR1凝聚體能結合抗病相關的mRNA，通過招募翻譯相關調控因子促進抗病基因的翻譯，最終經由水楊酸信號途徑促進氣孔關閉。SAIR1在保衛細胞的高表達使其能響應病原菌信號形成凝聚體賦予植物氣孔免疫抗性，而其在葉肉細胞的較低表達水平則在賦予植物基礎抗性的同時避免引發過度免疫，該表達模式為植物實現生長與抗病平衡提供了精妙的調控策略。
SAIR1在植物中是保守的，番茄等經濟作物的SAIR1均能響應病原菌信號形成凝聚體，調控番茄氣孔免疫過程。因此，該研究有望助力通過分子改良和遺傳育種等手段增強作物氣孔免疫水平，提高作物抗病能力。
綜上，該研究鑒定了首個調控氣孔免疫的凝聚體蛋白SAIR1，揭示了相分離響應病原菌信號而介導氣孔免疫的分子機制，為作物抗病育種提供了重要線索。
圖3.SAIR1介導氣孔免疫的機制模型
同期《自然·植物》以《研究簡報》（Research Briefing）的形式發表了題為“生物分子凝聚物將病原體信號轉化為氣孔關閉”（Biomolecular condensates translate pathogen signals into stomatal closure）的評述論文，強調該工作的重要性和意義。
清華大學生命科學學院副教授齊天從與首都師范大學教授宋素勝為論文共同通訊作者，清華大學生命科學學院2020級博士生余強勝為論文第一作者。研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等的支持。
本文鏈接：http://knowith.com/news-3-4471.html?生命學院齊天從課題組合作揭示凝聚體調控氣孔免疫的分子機制
聲明：本網頁內容由互聯網博主自發貢獻，不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任。天上不會到餡餅，請大家謹防詐騙！若有侵權等問題請及時與本網聯系，我們將在第一時間刪除處理。
