當你看到健康綠葉上的褐色斑點時，你可能正在目睹植物的免疫反應，因為它試圖阻止細菌感染蔓延。有些植物比其他植物對這種感染更具抵抗力，植物生物學家想要理解為什么。Salk研究所的科學家們正在研究一種名為SOBER1的植物蛋白，他最近發(fā)現(xiàn)了一種機制，與植物相反，植物似乎使自己對感染的抵抗力降低。

這項工作于2017年12月19日出現(xiàn)在Nature Communications上，一般揭示植物抗性，并可能導致提高植物天然免疫力或更好地控制可能破壞整個農(nóng)作物的感染的策略。

該論文的資深作者，霍華德休斯醫(yī)學研究所研究員，Salk植物分子和細胞生物學實驗室主任，以及2018年突破獎獲得者表示，“由于殺死植物的細菌，作物產(chǎn)量受到很大損失。”在生命科學。“通過這項工作，我們開始了解阻力如何運作的潛在機制，并了解它的一般性。”

植物對抗細菌感染的方法之一是殺死其自身細胞，其中檢測到細菌蛋白質(zhì)。但是一些細菌已經(jīng)進化出一種反制策略 - 注射特殊蛋白質(zhì)，通過向免疫分子添加稱為乙?；男〉慕没瘜W標簽來抑制植物的免疫反應。這個過程稱為乙?；?。是什么讓某些植物能夠抵抗這些細菌對抗措施而其他植物死于感染仍然不清楚。

作為更好地理解這種病原體 - 植物相互作用的一種手段，Chory的團隊轉(zhuǎn)向研究得很好的雜草擬南芥，特別是一種名為SOBER1的酶- 之前曾報道過抑制雜草對細菌蛋白質(zhì)的免疫反應AvrBsT。雖然使用免疫抑制來研究感染抗性似乎違反直覺，但Salk生物學家認為這樣做可能會產(chǎn)生有用的信息。

研究人員首先確定了SOBER1的氨基酸序列 - 構(gòu)建塊的特定順序，使蛋白質(zhì)具有基本特性。有趣的是，他們發(fā)現(xiàn)它與癌癥途徑相關(guān)的人類酶非常相似。該酶含有特征性隧道，其中具有某些類型的修飾的蛋白質(zhì)可以適合并作為酶促反應的一部分被切割。事實證明，SOBER1可歸類為大量蛋白質(zhì)超家族的一部分，稱為α/β水解酶。這些酶具有共同的核心結(jié)構(gòu)，但在它們催化的化學反應中非常靈活，其范圍從脂肪分解到稱為過氧化物的化學物質(zhì)的解毒。

接下來，他們使用了一種超過100年的X射線晶體學技術(shù)來確定SOBER1的三維結(jié)構(gòu)。雖然類似于人類酶，植物酶的隧道有兩個額外的氨基酸從頂部向下粘：一個在入口處，一個在中間。

“當我們看到這些時，我們意識到它們必須對功能產(chǎn)生巨大影響，因為它們基本上會堵塞隧道，”Salk研究員和共同第一作者MarcoBürger說。

為了發(fā)現(xiàn)目的可能是什么，Bürger和共同第一作者BjörnWillige，也是一名研究助理，使用不同長度的底物(酶作用的分子)，并通過生物化學方法測試它們與酶的配合程度以及它們是否可以切割。只有某些類型適合并切割 - 非常短的乙?；?。這表明SOBER1是脫乙酰酶 - 一類去除乙?；拿?。此外，該團隊改變了SOBER1，從而打開了堵塞的隧道。隨著這種變化，Bürger和Willige設(shè)計出一種酶，它對短乙?；チ藦娏业奶禺愋裕炊矚g更長的底物。

“對于最初的生物化學實驗，我們使用已建立的人造基質(zhì)，”Willige說。“但接下來我們想看看植物會發(fā)生什么。”

為此，他們使用了煙草植物 - 它們具有易于使用的大葉子 - 以及制造AvrBsT的細菌，已知它會引發(fā)乙?；?。他們在煙葉的不同區(qū)域產(chǎn)生AvrBsT以及SOBER1和幾種突變的(因此非功能性)酶。

產(chǎn)生AvrBsT的葉子有棕色的死組織斑塊，這表明AvrBsT已經(jīng)啟動了一項細胞死亡計劃，以減少病原體的系統(tǒng)性擴散。與SOBER1一起產(chǎn)生AvrBsT的葉片看起來很健康，表明SOBER1逆轉(zhuǎn)了AvrBsT的作用。引人注目的是，具有開放隧道的突變SOBER1版本無法阻止組織死亡。由此，研究人員得出結(jié)論，脫乙?；厝皇菍е轮参锩庖叻磻艿揭种频臐撛诨瘜W反應。

煙草測試支持SOBER1為脫乙酰酶的想法，該脫乙酰酶將去除細菌蛋白質(zhì)添加的乙酰基。沒有乙?；鶚擞浀鞍踪|(zhì)，植物不會將它們識別為外來物，因此不會產(chǎn)生殺死細胞的免疫應答。葉子看起來更健康，因為細胞沒有死亡。

“SOBER1的功能令人驚訝，因為它可以使受感染的組織保持活力，從而使植物處于危險之中，”Chory說道，他還擔任Salk的Howard H.和Maryam R. Newman植物生物學主席。“但我們剛剛開始了解這些類型的機制，很可能是SOBER1的行動有益的條件。”

進一步的試驗表明，SOBER1的活性和功能不僅限于雜草擬南芥，而且還存在于一種稱為油菜的植物中，表明Chory實驗室的研究結(jié)果可用于農(nóng)作物和生物燃料資源。

接下來，Bürger和Willige將開始篩選可能阻斷SOBER1的化學抑制劑，從而使植物對致病菌有完全的免疫反應。