近日,，我院植物病毒與病毒基因工程技術(shù)研究團隊在《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)的小麥藍矮植原體效應(yīng)子SWP12作為研究對象,，解析了兩個決定SWP12功能的關(guān)鍵氨基酸位點，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，對農(nóng)林,、果樹,、蔬菜作物危害巨大，每年損失多達千億元,。植原體經(jīng)刺吸式昆蟲直接送入維管組織中,，可能是病原物進化的適應(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-植物之間的相互作用既是挑戰(zhàn),，也是研究細胞生物生存調(diào)節(jié)方式的新機遇。本課題組前期鑒定出一個抑制植物防御反應(yīng)的效應(yīng)子SWP12,，對與寄主互作過程中的活性功能域尚未解析,。
根據(jù)SWP12氨基酸序列二級結(jié)構(gòu)的預(yù)測結(jié)果，構(gòu)建了8個氨基酸逐步缺失的突變體,，發(fā)現(xiàn)了兩個影響SWP12發(fā)揮功能的關(guān)鍵氨基酸位點D33和P85,。對這兩個氨基酸位點進行定點突變繼續(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)測這兩個氨基酸位點對于結(jié)構(gòu)的影響可能是功能喪失的根本原因。
圖1. 定點突變D33和P85后SWP12抑制壞死功能和三維結(jié)構(gòu)的分析
互作驗證和降解分析表明P85H不再促進TaWRKY74的降解,，D33A促進部分TaWRKY74降解,。ROS迸發(fā)監(jiān)測、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,，D33是次要關(guān)鍵位點,，它們在SWP12發(fā)揮功能時具有不同的作用方式。三個在關(guān)鍵位點P85處氨基酸性質(zhì)相同的同源蛋白能抑制bax觸發(fā)的細胞死亡,，并抑制flg22觸發(fā)的ROS爆發(fā),。本研究對SWP12的活性功能域和關(guān)鍵氨基酸位點的分析，鑒定出三個相似生物學(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),，證實了通過活性功能域注釋蛋白功能的科學(xué)性，也將為利用靶標基因防治我國農(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胞死亡和活性氧迸發(fā)的功能
本研究得到國家自然科學(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
