植物病毒與病毒基因工程技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)在小麥藍(lán)矮植原體效應(yīng)子抑制植物防御反應(yīng)研究方面取得新進(jìn)展
作者：劉小鳳 來(lái)源： 發(fā)布日期：2023-02-26 瀏覽次數(shù)：
近日,，我院植物病毒與病毒基因工程技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)在《Journal of Biological Chemistry》上在線發(fā)表了題為“The function of the phytoplasma effector SWP12 depends on the properties of two key amino acids”的研究論文,，以抑制植物防御反應(yīng)的小麥藍(lán)矮植原體效應(yīng)子SWP12作為研究對(duì)象，解析了兩個(gè)決定SWP12功能的關(guān)鍵氨基酸位點(diǎn),，為其它植原體上同源蛋白功能的挖掘提供了參考。博士研究生白碧鑫為該論文的第一作者,，吳云鋒教授和趙磊副教授為該論文的共同通訊作者,。
植原體是一類重要的農(nóng)業(yè)有害微生物,專性寄生于植物的韌皮部篩管系統(tǒng)。由于寄主范圍廣,，對(duì)農(nóng)林,、果樹(shù)、蔬菜作物危害巨大,，每年損失多達(dá)千億元,。植原體經(jīng)刺吸式昆蟲(chóng)直接送入維管組織中，可能是病原物進(jìn)化的適應(yīng)性,，它不再需要突破植物的第一道物理屏障防御,。植原體也會(huì)向植物體內(nèi)釋放效應(yīng)子，以操縱寄主形態(tài)建成和利于自身入侵繁殖,。效應(yīng)子結(jié)構(gòu)域和關(guān)鍵氨基酸的鑒定分析有助于研究人員深入解析作用機(jī)制,，以及發(fā)現(xiàn)有相似生物學(xué)功能的同源蛋白。破譯植原體-昆蟲(chóng)-植物之間的相互作用既是挑戰(zhàn),，也是研究細(xì)胞生物生存調(diào)節(jié)方式的新機(jī)遇,。本課題組前期鑒定出一個(gè)抑制植物防御反應(yīng)的效應(yīng)子SWP12，對(duì)與寄主互作過(guò)程中的活性功能域尚未解析,。
根據(jù)SWP12氨基酸序列二級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)結(jié)果,，構(gòu)建了8個(gè)氨基酸逐步缺失的突變體，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)影響SWP12發(fā)揮功能的關(guān)鍵氨基酸位點(diǎn)D33和P85,。對(duì)這兩個(gè)氨基酸位點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)突變繼續(xù)研究,，發(fā)現(xiàn)D33E和P85A仍具有功能，而D33A和P85H功能喪失,。3D建模預(yù)測(cè)這兩個(gè)氨基酸位點(diǎn)對(duì)于結(jié)構(gòu)的影響可能是功能喪失的根本原因,。
圖1. 定點(diǎn)突變D33和P85后SWP12抑制壞死功能和三維結(jié)構(gòu)的分析
互作驗(yàn)證和降解分析表明P85H不再促進(jìn)TaWRKY74的降解，D33A促進(jìn)部分TaWRKY74降解,。ROS迸發(fā)監(jiān)測(cè),、離子滲漏和植原體接種研究發(fā)現(xiàn)P85是影響SWP12功能的關(guān)鍵位點(diǎn)，D33是次要關(guān)鍵位點(diǎn),，它們?cè)赟WP12發(fā)揮功能時(shí)具有不同的作用方式,。三個(gè)在關(guān)鍵位點(diǎn)P85處氨基酸性質(zhì)相同的同源蛋白能抑制bax觸發(fā)的細(xì)胞死亡，并抑制flg22觸發(fā)的ROS爆發(fā),。本研究對(duì)SWP12的活性功能域和關(guān)鍵氨基酸位點(diǎn)的分析,，鑒定出三個(gè)相似生物學(xué)功能的同源蛋白，為發(fā)現(xiàn)更多與之功能相似的蛋白提供了科學(xué)證據(jù),，證實(shí)了通過(guò)活性功能域注釋蛋白功能的科學(xué)性,，也將為利用靶標(biāo)基因防治我國(guó)農(nóng)林,、園藝作物的植原體病害探索新途徑。
圖2. SWP12同源蛋白具有抑制細(xì)胞死亡和活性氧迸發(fā)的功能
本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（31701761和31570144）的資助,。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021925823001849
編輯：劉小鳳
審核：郭 軍
