Nature Communications | 台湾中央研究院研究揭示玉米黑粉菌的双重毒力作用机制！

以下文章来源于Ad植物微生物 ，作者马丽珊

含有 CAP（富半胱氨酸分泌蛋白/抗原 5/致病相关 1）结构域的蛋白质存在于所有生物界。它们调控着多种生物过程，包括繁殖、免疫防御、毒性、真菌毒力和癌症发展。结构上保守的 CAP 结构域采用独特的 α-β-α 三明治折叠，通过二硫键稳定，并与脂质结合。但是，脂质结合 CAP 蛋白如何影响如此广泛的生物过程仍然是个谜。

致病相关 1（PR-1）最初是在植物中发现的，同源的 PR-1 类似（PR-1L）蛋白广泛存在于各种真核生物中。在植物中，PR-1 基因被水杨酸（SA）高度诱导，是水杨酸介导的防御反应的标记基因。PR-1 蛋白定位于细胞质或液泡中，以调节非生物和生物胁迫。病原体侵袭时，PR-1 蛋白会在细胞质外体中积累，封存依赖植物产生的甾醇生存的卵菌的甾醇，从而抑制生长。有证据表明，PR-1 的 CAP 结构域中含有一个保守的 CNYx 基序，该模体可被裂解以释放出 11 个氨基酸的肽。这些 CAP 衍生肽（CAPE；PxGNxxxxxPY）可增强植物免疫力或负向调节盐胁迫耐受性。然而，目前还不清楚是否有蛋白酶参与 CNYx 模体的裂解，也不清楚是否有受体可感知 CAPE 肽来激活植物免疫。

玉米黑粉菌（Ustilago maydis）是一种二态性真菌，感染玉米后会从单细胞单倍体细胞转变为致病的二核菌丝。这种不可逆的形态转变对 U. maydis 的毒力至关重要。在有性生命周期的活体营养阶段，U. maydis 需要精细感知环境信号，以适应植物发育的变化，并引导菌丝向营养源生长。它依次分泌一系列效应蛋白，以保护菌丝免受植物攻击、抑制免疫反应并操纵植物新陈代谢，最终促进寄主植物的成功定殖。克服植物抗性的效应蛋白通常被认为是共同进化军备竞赛中进化最快的基因。然而，这些效应蛋白是否有助于整合植物信号以促进 U. maydis 的毒力，目前还不得而知。

2023年9月18日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了台湾中央研究院马丽珊团队的最新相关研究成果，题为Ustilago maydis PR-1-like protein has evolved two distinct domains for dual virulence activities的研究论文。

在共同进化军备竞赛的驱动下，效应蛋白功能的多样化使病原体能够与宿主建立兼容的相互作用。结构上保守的植物致病相关 PR-1 蛋白和 PR-1-like 蛋白（PR-1L）分别参与植物防御和真菌毒力。目前还不清楚真菌 PR-1L 如何对抗植物防御。在这篇文章中，科研人员发现 Ustilago maydis UmPR-1La 和酵母 ScPRY1 具有保守的酚类抗性功能，是由 Ser/Thr-rich 区域介导的细胞表面定位蛋白。然而，UmPR-1La 在感知酚类物质和诱发类菌丝形成以引导真菌在植物中生长方面获得了专门的活性。此外，U. maydis 还劫持了玉米类胰蛋白酶 B 3（CatB3），通过裂解 UmPR-1La 保守的 CNYD 模体来释放功能性 CAPE 类似肽，从而破坏植物 CAPE 激发的免疫力并促进真菌的毒力。令人惊讶的是，尽管存在相同的保守 CNYD 模体，CatB3 却避免了对植物 PR-1s 的裂解。科研人员的研究突出表明，UmPR-1La 还具有抑制植物防御和维持真菌病原体感染过程的双重作用。

本文转载自Ad植物微生物

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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