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中科院周俭民团队最新研究成果发表在Nature Plants和Cell Host&Microb期刊上

花匠小妙招
2024-11-29 15:04

近日，Nature Plants杂志在线发表了中国科学院遗传与发育生物学研究所 周俭民研究组与国家蛋白质中心杨靖研究组合作完成的题为“ The cytosolic thiol peroxidase PRXIIB is an intracellular sensor for H2O2 that regulates plant immunity through a redox relay”的研究论文， 该研究发现H2O2调控植物气孔免疫的分子机制

活性氧(Reaction Oxygen Species, ROS)作为一类重要的信号分子，在植物的生长、发育、抗病及抗逆等过程中发挥着重要作用。但在很多极端条件下，植物体内积累大量ROS，对细胞中的生物大分子以及其他组分进行氧化，阻碍植物的正常代谢和生长。在漫长的进化过程中，植物体衍生出一套完整的抗氧化系统，清除过量ROS，维持植物健康生长。但是，植物如何感知低浓度的ROS调控生物功能的分子机制知之甚少。

图：H2O2调控植物气孔免疫的工作模型

在免疫受体感知病原微生物存在时，植物迅速诱导ROS产生，关闭气孔，抑制病原菌入侵。目前，免疫受体调控ROS的产生机制研究较为清楚，但是ROS调控下游免疫信号的分子机制仍不清楚。研究发现硫氧还蛋白过氧化物酶PRXIIB (Peroxiredoxin IIB)作为H2O2 感知蛋白，通过自身的半胱氨酸与H2O2直接反应，形成次磺酸基(S-OH)。氧化后的PRXIIB与底物蛋白ABI2 (ABA insensitive 2)形成分子间二硫键，并通过二硫键交换将氧化信号传递到ABI2，降低ABI2的磷酸酶活性，调控植物气孔免疫。该研究揭示了内源H2O2调控植物免疫的分子机制，为分析H2O2的生物学功能及调控机制的研究提供了重要参考。

周俭民研究组毕国志博士（现中国农业大学教授）、胡满博士和国家蛋白质中心付玲博士为文章共同第一作者，周俭民研究员、国家蛋白质中心杨靖研究员和毕国志教授为文章共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院先导培育项目和海南省优秀人才团队项目的支持。

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13日，周俭民团队在 Cell Host&Microbe发表了题为“ A surface-receptor-coupled G protein regulates plant immunity through nuclear protein kinases”的研究论文。该研究发现异源三聚体G蛋白参与免疫调控的新机制。

植物通过细胞表面的免疫受体感知病原微生物，并激活植物天然免疫反应，实现对病原微生物的抗性。由α、β、γ三个亚基组成的异源三聚体G蛋白，广泛存在于真核细胞中，在细胞生命活动中发挥重要的调控功能。中国科学院遗传与发育生物学研究所周俭民研究组的前期研究发现植物特有的Gα蛋白XLG2与免疫受体偶联，在受体介导的免疫反应激活中发挥重要的调控功能，但XLG2蛋白参与受体介导的下游免疫信号传递的机制尚不清楚。

周俭民研究组的最新研究发现，免疫受体感知病原菌后，会通过细胞质类受体激酶家族（RLCK）磷酸化修饰XLG2蛋白N端，该磷酸化修饰能够介导XLG2从细胞膜向细胞核转移，该过程同时依赖于XLG2蛋白的核定位信号序列。进入细胞核后，XLG2能够靶向一组定位于细胞核的蛋白激酶MLK1-4。研究发现，MLK蛋白以依赖于激酶活性的方式负调控植物免疫反应，而XLG2入核后，能够抑制MLK蛋白的激酶活性，从而解除其对植物免疫的抑制作用，进而激活下游防卫基因表达。该研究发现了一条从细胞膜上免疫受体到细胞核内防卫基因表达的新免疫信号通路，同时对于理解植物异源三聚体G蛋白下游信号传导机制也有重要的意义。

周俭民研究组博士后马苗苗为文章第一作者，周俭民研究员和研究组毕业生梁祥修博士（现华南农业大学教授）为文章共同通讯作者。北京生命科学研究所的陈涉研究员和北京大学现代农学院王继纵研究员等人参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院先导培育项目、海南省优秀人才团队项目和植物基因组学国家重点实验室的资助。

图：免疫受体识别病原物后，诱导XLG2入核与MLK激酶协同调控防卫基因表达

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