抗油菜黄单胞菌NLR蛋白的作用机理

NLR (Nucleotide binding domain, leucine-rich repeat-containing) proteins serve as immune receptors in both animals and plants. They sense different ligands (microbe- and host-derived molecular patterns in animals VS effector proteins in plants), but activation of NLRs usually leads to the occurrence of cell death similarly. Upon activation, NLRs in animals will undergo homo-oligomerization and hetero-oligomerization to form large signalosomes. Recently，we found that plant NLR forms a preformed complex with psuedokinase to recognize Xanthomonas campestris effector protein. In this proposal, we will investigate whether plant NLR assembles into oligomer upon activation. In addition, we will reconstitute plant NLR complex in HEK293 cells thus providing potential signaling activation mechanisms.

NLR (Nucleotide binding domain, leucine-rich repeat-containing)蛋白是动物和植物中共有的免疫受体。尽管它们识别不同的配体，但激活后都可以引起细胞死亡。在动物免疫激活过程中，NLR蛋白发生同源或异源寡聚化并招募下游的蛋白形成信号转导复合体。但植物NLR受体发挥功能的方式并不清楚。申请人所在课题组最近研究发现植物NLR蛋白与假激酶形成复合物，间接识别来源于油菜黄单胞菌的效应蛋白。本项目拟通过遗传和生化手段研究植物NLR蛋白识别油菜黄单胞菌效应蛋白后，是否发生寡聚化招募下游的蛋白形成复合体，并在动物细胞中重组植物NLR蛋白复合体验证复合体的活性，揭示植物NLR蛋白的作用机理。

植物NLR (nucleotide-binding leucine-rich repeat receptors)直接或间接识别来源于病原微生物的效应蛋白激活免疫反应。我们前期研究发现黄单胞杆菌效应蛋白AvrAC可以对RLCK VII家族成员（包括PBL2）进行尿苷单磷酸修饰，而只有修饰后的PBL2UMP被招募到NLR蛋白ZAR1和假激酶RKS1组成的复合体中，形成ZAR1抗病小体激活植物免疫反应。然而PBL2UMP被特异招募ZAR1复合体以及ZAR1抗病小体激活免疫反应的机制并不清楚。.为了探究PBL2特异参与ZAR1复合体的机制，我们将RLCK VII家族的多个成员（包括PBL2）进行序列比对，发现尿苷化位点在各个成员间是高度保守的；而PBL2和RKS1互作界面上的位点和RLCK VII家族的其它成员在序列上存在一定的差异。研究发现PBL2和RKS1的互作区段决定了PBL2特异地参与到ZAR1复合体中，这对于油菜黄单胞菌效应蛋白AvrAC诱导的抗性是必需的。.并且我们研究发现拟南芥的help NLR蛋白ADR参与了ZAR1介导的抗病反应，ZAR1抗病小体的激活可诱导ADR蛋白在细胞核中积累；同时通过TurboID生物素邻近标记技术在ZAR1抗病小体形成前后分别鉴定到了120个和126个被特异标记的蛋白。后续将对这些候选蛋白进行验证，分析它们是否参与ZAR1激活的免疫途径。.另外，我们研究发现来自非寄主植物本氏烟和拟南芥的ZAR1具有识别猕猴桃溃疡病菌效应蛋白HopZ5的能力，但ZAR1在所有已测序猕猴桃物种中均已丢失，这暗示未来可以利用其它植物的ZAR1，回补猕猴桃丢失的抗病基因，为猕猴桃抗溃疡病育种改良提供了新思路。研究结果于2022年发表在J Genet Genomics上（Zheng et al., 2022）。.综上所述，这些研究结果为后续解析ZAR1抗病小体激活下游免疫反应的机制以及ZAR1在抗病育种的应用奠定了基础。