生命学院刘玉乐实验室首次报道了一个定位于质膜的植物NLR免疫受体的信号结构域, 并对其激活机制提供了新的透视

2020年4月27日,清华大学生命科学学院刘玉乐实验室在国际著名病原学杂志《公共科学图书馆―病原体》(PLOS Pathogens)上,在线发表题为“植物NLR免疫受体Tm-22的激活需要其NB-ARC结构域协助CC结构域进行自我互作”(Plant NLR immune receptor Tm-22 activation requires NB-ARC domain-mediated self-association of CC domain)的研究论文。该研究通过结构与功能分析,揭示植物抗病蛋白Tm-22 CC结构域负责开启下游免疫信号,其过程涉及NB-ARC结构域自聚集对CC的功能进行调节,首次报道了一个定位于细胞质膜上的CC-NLR蛋白的信号起始结构域,为细胞质膜定位NLR蛋白的研究提供了借鉴意义。

Tm-22是来源于番茄的抗病毒基因,编码一个CC -NLR 免疫受体。Tm-22通过识别烟草花叶病毒或番茄花叶病毒等烟草花叶病毒属病毒的运动蛋白激活植物对病毒的极端抗性。Tm-22定位于细胞质膜,含有CC、NB-ARC和LRR三个结构域。该研究发现:病毒运动蛋白能诱导Tm-22自我聚集, Tm-22的CC结构域负责开启下游免疫信号,CC结构域单独表达就能引发细胞死亡,但是CC发挥功能需要两个条件:细胞质膜定位和自我相互作用。NB-ARC结构域调节CC的功能,其结合ADP时抑制CC的功能,抑制CC引发的细胞死亡;而NB-ARC的MHD基序点突变(D481V)可以使NB-ARC模拟(d)ATP结合状态,促进CC功能,增强下游细胞死亡信号。研究表明(d)ATP结合状态可以解除NB-ARC对CC结构域的功能抑制,并且通过NB-ARC结构域自我互作帮助CC结构域进行自我相互作用,进而导致CC介导的细胞死亡表型。同样,病毒及其运动蛋白能诱导Tm-22全长蛋白的自我聚集,也是通过促进CC结构域自我互作,开启下游免疫信号(见图1)。  

清华大学生命科学学院博士生王君竹和陈天元博士为论文第一作者,刘玉乐教授为论文的通讯作者。

 

图1 :Tm-22激活模式图