Science：提高植物免疫力的分子鉴定
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研究人员发现了驱动关键植物免疫反应的天然细胞分子。这些化合物的所有特征都是由工厂定制的小型信使，用于打开关键的防御控制中心。利用这些见解，科学家和植物育种家可以设计分子，使植物，包括许多重要的作物品种，更具抗病性。
到2050年，世界粮食产量必须翻一番，才能养活预计届时将增加的20亿人口。提高粮食产量需要提高我们许多主要作物的产量。为此，需要制定战略，以确保我们能够使植物对微观感染因子更具抵抗力，同时确保食品生产对环境安全。反过来，要做到这一点，就需要详细了解植物免疫系统——植物在面对入侵微生物时的防御系统。现在，在两项具有里程碑意义的研究中，由德国科隆马克斯普朗克植物育种研究所和科隆大学的Chai Jijie和Jane Parker领导的科学家，与郑州大学的常俊彪团队和中国北京清华大学的韩志富及其同事合作，已经确定了两类分子，并确定了它们在介导植物细胞内免疫反应中的作用模式。他们的发现为设计具有生物活性的小分子铺平了道路，这种分子可以让研究人员和植物种植者操纵——从而提高——植物对有害微生物的抗性。
在分子水平上，植物采用的一种主要免疫策略涉及一种被称为核苷酸结合富亮氨酸重复受体的蛋白质，简称NLRs。nlr被入侵的微生物激活，并启动运动保护免疫反应。这些免疫反应在所谓的超敏反应中达到顶峰，这种反应包括限制病原体的生长，通常严格限定感染部位细胞的死亡——类似于切断脚趾以确保身体存活。
一类NLR蛋白，具有所谓的toll/白细胞介素-1受体(TIR)结构域，被称为TIR- nlrs(或TNLs)，已被证明将信号传递到下游免疫蛋白增强疾病易感性1 (EDS1)。较小的含有tir的蛋白质也向EDS1提供信号以增强抗病能力。EDS1起着控制枢纽的作用，根据与之相互作用的其他蛋白质类型，它推动植物细胞限制病原体生长或导致细胞死亡。早期的研究表明，TNL受体和TIR蛋白实际上是病原体诱导的酶。有证据表明，这些TIR酶产生一个或多个小信使，向细胞内的EDS1发出信号。然而，刺激不同免疫反应的TNLs或TIRs所产生的精确分子的身份仍然难以确定。
Parker和他的同事们证实，植物细胞内病原体激活的TNL酶可以触发两个功能化的EDS1模块，导致免疫或细胞死亡。为了鉴定TNLs或TIRs产生的并作用于EDS1的小分子，Chai组重组了昆虫细胞中信号通路的关键成分，该系统可以产生和纯化大量的分子，然后对这些分子进行分离和表征。通过这种方法，作者发现了由TNLs和TIRs产生的两种不同类别的修饰核苷酸分子。这些化合物优先结合并激活differentEDS1亚复合物。因此，作者证明不同的EDS1亚复合物识别特定的tir产生的分子，这些分子作为携带信息的化学物质，以促进免疫反应。
TIR免疫受体和EDS1中枢蛋白存在于许多重要的作物物种中，如水稻和小麦，柴继杰指出:“鉴定出的TIR催化小分子可以作为一般和天然的免疫刺激剂来控制作物病害。”Jane Parker进一步指出，“了解这些小分子作用的生化模式，为植物免疫信号和疾病管理打开了一个全新的篇章。”
Journal References:
Aolin Jia, Shijia Huang, Wen Song, Junli Wang, Yonggang Meng, Yue Sun, Lina Xu, Henriette Laessle, Jan Jirschitzka, Jiao Hou, Tiantian Zhang, Wenquan Yu, Giuliana Hessler, Ertong Li, Shoucai Ma, Dongli Yu, Jan Gebauer, Ulrich Baumann, Xiaohui Liu, Zhifu Han, Junbiao Chang, Jane E. Parker, Jijie Chai. TIR-catalyzed ADP-ribosylation reactions produce signaling molecules for plant immunity. Science, 2022; DOI: 10.1126/science.abq8180
Shijia Huang, Aolin Jia, Wen Song, Giuliana Hessler, Yonggang Meng, Yue Sun, Lina Xu, Henriette Laessle, Jan Jirschitzka, Shoucai Ma, Yu Xiao, Dongli Yu, Jiao Hou, Ruiqi Liu, Huanhuan Sun, Xiaohui Liu, Zhifu Han, Junbiao Chang, Jane E. Parker, Jijie Chai. Identification and receptor mechanism of TIR-catalyzed small molecules in plant immunity. Science, 2022; DOI: 10.1126/science.abq3297
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网址: Science：提高植物免疫力的分子鉴定 https://m.huajiangbk.com/newsview352199.html
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