中大發(fā)現(xiàn)水稻天然免疫重要受體

     來自中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的研究人員發(fā)表了題為“Lysin Motif–Containing Proteins LYP4 and LYP6 Play Dual Roles in Peptidoglycan and Chitin Perception in Rice Innate Immunity”的文章，發(fā)現(xiàn)了兩個在水稻天然免疫調(diào)控中扮演重要作用的模式識別受體，并解析了這兩個受體的作用機(jī)制，為進(jìn)一步探討植物天然免疫提供了寶貴的資料。相關(guān)成果公布在植物性領(lǐng)域期刊the Plant Cell雜志（doi:10.1105/tpc.112.102475）文章的通訊作者是中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王金發(fā)教授團(tuán)隊的青年學(xué)術(shù)骨干王宏斌副教授，該課題組長期從事植物分子生物學(xué)領(lǐng)域的研究。

       植物的天然免疫是植物免疫系統(tǒng)的重要組成部分，植物能通過細(xì)胞表面免疫受體和胞內(nèi)免疫受體感受來源于病原微生物的分子，激活天然免疫，抵御病原物的侵染。這些存在于植物細(xì)胞膜上的受體（模式識別受體，pattern-recognition receptors,PRRs）能通過識別病原體上的一些共有的、保守的分子基序（即微生物相關(guān)分子模式，microbe-associated molecular patterns, MAMPs），引發(fā)先天免疫反應(yīng)。不同種類的病原菌具有不同的MAMPs，例如肽聚糖（PGN）和幾丁質(zhì)（chitin）分別是細(xì)菌與真菌的MAMPs。長期以來，尋找植物細(xì)胞表面針對各種病原微生物相關(guān)分子的特異性識別受體，是理解植物天然免疫反應(yīng)的關(guān)鍵。

       有趣的是，研究人員發(fā)現(xiàn)用過量的肽聚糖進(jìn)行預(yù)處理，會造成水稻細(xì)胞對幾丁質(zhì)，而不是鞭毛蛋白應(yīng)答的大幅度下降，相反，幾丁質(zhì)的預(yù)處理，則會引起細(xì)胞對肽聚糖應(yīng)答靈敏度降低，這說明肽聚糖和幾丁質(zhì)在水稻中有重疊的感應(yīng)元件。總而言之，這項研究證明了LYP4 和LYP6在水稻天然免疫調(diào)控中的關(guān)鍵作用，指出了這兩種蛋白能作為肽聚糖和幾丁質(zhì)的多重模式識別受體。該研究在植物中發(fā)現(xiàn)，可識別跨物種（細(xì)菌與真菌）微生物病原相關(guān)分子的植物模式識別受體。這一研究成果不僅為進(jìn)一步探討植物天然免疫提供了寶貴的資料，也將促進(jìn)其信號傳導(dǎo)與調(diào)控機(jī)理的研究。此外，水稻作為主要的糧食作物，其產(chǎn)量受細(xì)菌病害與真菌病害的嚴(yán)重制約。因此，深入了解水稻感應(yīng)病原菌入侵以及響應(yīng)過程，對于水稻病害防治以及抗性育種具有重要的應(yīng)用前景。

      這篇文章中，研究人員發(fā)現(xiàn)兩個同源的水稻含lysin motif（LysM）結(jié)構(gòu)域的糖基化磷脂酰肌醇錨定蛋白：LYP4 和LYP6，能結(jié)合細(xì)菌肽聚糖（peptidoglycan, PGN）結(jié)構(gòu)，以及真菌幾丁質(zhì)（chitin）結(jié)構(gòu)，作為模式識別受體PRRs，引發(fā)水稻作出免疫應(yīng)答。研究人員通過亞細(xì)胞定位與微粒體組份分離鑒定，確定這些蛋白在水稻細(xì)胞中的細(xì)胞膜定位，并且發(fā)現(xiàn)當(dāng)水稻接觸到細(xì)菌病原體，或者不同的微生物相關(guān)分子模式時，能快速誘導(dǎo)編碼這兩個蛋白的基因轉(zhuǎn)錄。除此之外，研究人員通過體內(nèi)外結(jié)合試驗表明， LYP4 和LYP6能選擇性結(jié)合肽聚糖和幾丁質(zhì)，而不能結(jié)合脂多糖（LPS），因此沉默這兩個基因之一，會特異性造成水稻中PGN-，或者chitin-誘導(dǎo)的防御應(yīng)答，比如活性氧的生成，防御基因的激活，胼胝質(zhì)沉積等，從而無法抵抗水稻白葉枯病菌，以及真菌稻瘟病菌的侵襲，但并不會影響到LPS相關(guān)的應(yīng)答。