科研人员发现植物免疫调控新机制

西湖大学生命科学学院讲席教授柴继杰团队及合作者揭示了植物中NLR蛋白的寡聚促进自抑制机制及六磷酸肌醇、五磷酸肌醇在植物免疫信号中的新角色，发现了此前未被发现的一类NLR介导植物免疫的独特机制。这为应对植物病害引起的粮食减产、粮食安全问题提供了新思路。6月12日，相关论文在线发表于《自然》。

在长期关注抗病蛋白的过程中，柴继杰团队发现，番茄中有一类抗病蛋白——NRC蛋白似乎“不按常理出牌”。即便在没有“外敌入侵”的正常情况下，它的表达量依然比较高。为什么番茄集结了“免疫大军”，却能始终“隐忍不发”？其他茄科植物如烟草，也有这样的特性。

团队发现，番茄中一个NRC蛋白NRC2能够形成二聚体和四聚体，并在浓度增加条件下形成高阶寡聚体。利用冷冻电子显微镜，他们展示了NRC2蛋白在这些寡聚体中的非活性构象。结构分析显示，NRC2的二聚化和寡聚化能够稳定非活性状态，防止自发激活，即通过不同单体之间的相互作用，保持稳定的自抑制状态。也就是说，这些蛋白自发形成了一种能防止激活、进入下一步免疫状态的结构形态，并不会“鲁莽作战”引发免疫危机。

团队还发现，磷酸肌醇在维系NRC2蛋白介导的免疫中起到重要的辅助作用。磷酸肌醇是植物能量代谢过程中非常重要的一类有机小分子。磷酸肌醇与NRC2蛋白有“勾连”——磷酸肌醇与NRC2蛋白的C末端富亮氨酸重复域结合。结合对于NRC2蛋白介导的细胞死亡反应是必需的。在对照组实验中，研究人员“去掉”磷酸肌醇后，NRC2蛋白不易被上游效应因子激活，证实了磷酸肌醇在调节NRC2信号传导中起到了关键的辅助因子作用。由于NRC蛋白隶属NLR蛋白，这是科学家第一次发现NLR蛋白需要辅助因子发挥免疫作用。