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作為研究對象，解析了兩個決定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，對農(nóng)林、果樹、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-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(diǎn)D33和P85。對這兩個氨基酸位點(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)測這兩個氨基酸位點(diǎn)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(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、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(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
